Leone, camila modelagem paramétrica by Camila Leone

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

CAMILA LEONE

MODELAGEM PARAMÉTRICA: CONCEPÇÃO DE TORRES TORCIDAS E PROTEÇÕES SOLARES PARA ANÁLISE DE ILUMINAÇÃO NATURAL E RADIAÇÃO SOLAR EM EDIFÍCIO COMERCIAL NA CIDADE DE SÃO PAULO

São Paulo 2017

CAMILA LEONE

MODELAGEM PARAMÉTRICA: CONCEPÇÃO DE TORRES TORCIDAS E PROTEÇÕES SOLARES PARA ANÁLISE DE ILUMINAÇÃO NATURAL E RADIAÇÃO SOLAR EM EDIFÍCIO COMERCIAL NA CIDADE DE SÃO PAULO

Dissertação apresentada à Universidade Presbiteriana Mackenzie, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.

Orientador: Prof. Dr. Wilson Florio

São Paulo 2017

L583m Leone, Camila Modelagem paramétrica: Concepção de torres torcidas e proteções solares para análise de iluminação natural e radiação solar em edifício comercial na cidade de São Paulo. / Camila Leone – 2017. 255 f. : il. ; 30cm.

Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2017. Bibliografia: f. 226-234.

1. Modelagem paramétrica. 2. Conforto ambiental. 3.Simulação computacional. 4. Iluminaçăo natural. 5. Proteçăo solar. I. Título.

CDD 720.47

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

E-mail: camilaleone.arq@gmail.com

DEDICATÓRIA

Aos meus pais Maria Cristina Fabretti Leone e Nilson Roberto Leone, À minha irmã Caroline Leone, Ao meu tio Welington Jorge Leone, À minha querida avó (in memorian) Wanda Ribeiro Leone.

AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Wilson Florio pela orientação de fundamental importância para o direcionamento da pesquisa, pelo empenho, paciência, dedicação e ensinamentos transmitidos ao longo deste trabalho. À Prof. Drª. Roberta Consentino Kronka Mülfarth pelos comentários e sugestões na banca de qualificação de mestrado que muito contribuiu para a direção a ser tomada na pesquisa e por gentilmente aceitar participar da banca final. Ao Prof Dr. Dominique Fretin por ter me recebido nas aulas de Conforto II Iluminação e Insolação como aluna de estágio docente, pela colaboração assertiva na minha banca de qualificação de mestrado com intuito de contribuir com o trabalho e por gentilmente aceitar participar da banca final. Aos Prof Dr. Adhemar Carlos Pala e Milton Vilhena Granado Júnior por ter me recebido nas aulas de Conforto I Térmica e II Iluminação e Insolação como aluna de estágio docente. À Prof. Drª Emilia Correia pelo auxilio na interpretação dos resultados referente à radiação solar. Ao Arquiteto e Mestre Rafael Peres Mateus pelas discussões dos textos sobre tecnologia na arquitetura e artigos publicados (entre outros que estão por vir), resultado de um trabalho em equipe e de troca de conhecimento. A todos os colegas da turma de mestrado que fizeram parte desta trajetória. Ao Fórum Grasshopper que permite a troca de informações entre todos os interessados pela ferramenta e colabora em aprendermos uns com os outros. Aos integrantes do Fórum, pela sabedoria em dividir conhecimento. Ao Victor Calixto, Filipe Campos, Breno Veiga, pelo auxílio às dúvidas sobre modelagem paramétrica. À minha família que sempre me deu todo suporte para enfrentar as dificuldades e aceitar os desafios. Pelo apoio incondicional, continuo incentivo e compreensão. Ao Ricardo Silveira Junior pelo companheirismo, carinho, motivação e incentivo durante esta pesquisa e pelo auxilio em relação aos gráficos. A todos que estiveram de alguma forma envolvidos e contribuíram para a realização deste trabalho, os meus mais sinceros agradecimentos.

Camila Leone

â&#x20AC;&#x153;The mind that opens to a new idea never returns to its original size.â&#x20AC;? Albert Einstein

RESUMO

solares distintas com o objetivo de identificar ambientes com melhores performances desde a fase de concepção.

O conforto ambiental é uma característica importante na edificação

O desenvolvimento do trabalho se dá através da modelagem

e o estudo a respeito do desempenho de projetos em arquitetura

paramétrica do edifício e proteções solares, impressão digital das

vem ganhando atenção e importância devido às preocupações com

geometrias e avaliação por meio de simulações computacionais.

questões ambientais, na qual as estratégias de projeto têm relação direta com a otimização do ambiente, tanto em promover um local confortável àqueles que o utilizarão, assim como redução de custos, resultando em eficiência energética. Entende-se por conforto em edificações, neste trabalho, as condições adequadas de projeto que levam em consideração o clima local e resultem no bem-estar do ser humano. Por estar relacionado a diversos fatores, caracteriza-se por abordar aspectos interdisciplinares. O trabalho visa analisar diferentes combinações entre percentual de aberturas em edifícios com formas não convencionais como as geometrias torcidas a fim de compreender o comportamento da iluminação natural no interior do ambiente e incidência da radiação solar na fachada. São efetuadas análises de soluções com proteções

O estudo é direcionado para a localização e condições climáticas da cidade de São Paulo com utilização do software Rhinoceros e seus plug-ins Grasshopper, Ladybug e Honeybee para simulação da radiação solar e iluminação natural no edifício respectivamente. A utilização de modelagem paramétrica colabora no processo da busca pela forma, da variação dos parâmetros, resultando na criação de não apenas um elemento, mas uma série de soluções para a investigação em estudo. E as simulações auxiliam nas tomadas de decisões, possibilitando verificar alternativas para projeto. Através dos procedimentos e análise dos resultados das simulações, quanto menor a torção da edificação, melhores são os resultados de iluminação natural no interior do ambiente. Já os resultados com relação à radiação solar incidente na fachada, demonstraram que

quanto maior a torção maior a exposição à radiação solar em

ABSTRACT

determinados pontos da fachada e maior o auto sombreamento em

The environmental comfort is one of the important features in

outros. Quanto ao dimensionamento das aberturas, observou-se

construction and the research concerning to architectural projects

melhores resultados nas janelas que apresentavam maior altura, se

is calling attention and importance due to environment concerns,

comparado à largura das mesmas.

which the project strategies are direct related to optimal ambience,

A avaliação do edifício com relação aos itens mencionados

not only regarding to a comfort place for those who will use it , but

possibilita maior assertividade em relação à disposição do layout no

also reducing the costs, resulting in energy efficiency.

interior do ambiente, assim como, soluções de fachada com

Confort in edification means in this piece of work, project suitable

utilização de placas fotovoltaicas colaborando para o melhor

conditions taking into consideration the local climate and resulting

posicionamento das peças, resultando em ganhos de conforto ao

in the human welfare. Being related to several factors is

usuário e eficiência energética na edificação.

characterized by approaching cross-disciplinary aspects. This project aims to analyze different combinations of percent

PALAVRAS CHAVES

building opening with unconventional shapes as twisted geometries to understand the performance of natural light in the room's

Modelagem

paramétrica,

conforto

ambiental,

simulação

computacional, iluminação natural, radiação solar, proteção solar.

interior and the solar incidence in the facade. The objective of solar protection analyzes is to identify spaces with better performance since conception stage.

The evolution of this project will occur through building parametric

The building evaluation related to the items mentioned above give

modeling and solar protection, geometric digital printing and

us higher assertiveness with regard to the layout disposition in the

evaluation by computer simulations.

room's interior, as well as, solutions of facade using photovoltaic

The study is focused on SĂŁo Paulo's location and climate conditions,

plates working to a better position of the parts, resulting in comfort

using the software Rhinoceros and its plug-ins Grasshopper,

gains to the users and energetic efficiency in the edification.

Ladybug e Honeybee to simulate the solar radiation and the natural

KEY WORDS

light in the building. The use of parametric modeling contributes to the shape process, parameter variations, resulting into the creation of not only one element, but also series of solutions to the study investigation. And the simulations assist in the decision-making processes, facilitating to giving alternatives to the project. Through these procedures and result analyze simulations, the less twisted the edification, better is the natural light results in the room's interior. The results related to the solar radiation incidence in the facade, show us that the higher twisted, the higher exposure to solar radiation in specific points of the facade and it is higher the auto shading in another places. As to the opening scaling, it was observed better results in windows with bigger height compared to their width.

Parametric modeling, environmental comfort, simulation analysis, daylight, solar radiation, solar protection.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1: Radiação Solar ............................................................... 32 Figura 1.2: Linha do tempo sobre produção de vidros ................... 38 Figura 1.3: Efeito da radiação solar no vidro ................................... 39 Figura 1.4: Vidro de controle solar .................................................. 39 Figura 1.5: Instalação Bloom de Doris Kim Sung ............................. 47 Figura 1.6: Principais Políticas de Eficiência Energética no Brasil – 1984 a 2011 ..................................................................................... 72 Figura 1.7: Consumo de energia por setor no Brasil 1990/2012. ... 73 Figura 1.8: Potencial Fotovoltaico/ Consumo Residencial no Brasil (Ano base 2013) ............................................................................... 74 Figura 2.1: Variação dos parâmetros e modificação da forma ....... 86 Figura 2.2: Painéis de revestimento da fachada ............................. 87 Figura 2.3: Processo Form finding ................................................... 88 Figura 2.4: Estudo de insolação com simulação computacional ..... 89 Figura 2.5: Estudo com variação da forma ...................................... 90 Figura 2.6: Algoritmo da definição da geometria ............................ 91 Figura 2.7: Canton Tower - desenhos técnicos ............................... 92 Figura 2.8: Sequência de estudo das torções .................................. 93 Figura 2.9: De cima para baixo e esquerda para direita: 9GG-9HH, Absolute Tower, Citilife Milano Office Tower, Kuwait Trade Center, Lakhta Center, Roche Tower, Torre Dinâmica, Turning Torso. ..... 102 Figura 2.10: Foto da impressão digital das formas torcidas: Twister (esquerda) e Tordo (direita) .......................................................... 116 Figura 2.11: Esquadrias para geometria torcida ........................... 117 Figura 3.1: Pavimento tipo do edifício modelo ............................. 130

Figura 3.2: Configuração das aberturas estudadas ....................... 131 Figura 3.3: Carta solar da cidade de São Paulo .............................. 131 Figura 3.4: Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 (esquerda) e após o dia 21/06 (direita) ......................................... 132 Figura 3.5: Variação da forma ........................................................ 141 Figura 3.6: Variação da torção ....................................................... 141 Figura 3.7a: Variação das aberturas na fachada ............................ 142 Figura 3.7b: Variação da porcentagem das aberturas na fachada 142 Figura 3.8: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – Fachada Norte..................................................... 170 Figura 3.9: Insolação e período crítico - Fachada Norte ................ 171 Figura 3.10: Possibilidades de proteção solar – Fachada Norte .... 172 Figura 3.11: Máscara solar – Fachada Sul ...................................... 172 Figura 3.12: Insolação e período crítico - Fachada Sul .................. 173 Figura 3.13: Possibilidades de proteção solar – Fachada Sul ........ 174 Figura 3.14: Máscara solar – Fachada Leste .................................. 176 Figura 3.15: Insolação e período crítico - Fachada Leste ............... 176 Figura 3.16: Possibilidades de proteção solar – Fachada Leste ..... 177 Figura 3.17: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – Fachada Oeste .................................................... 178 Figura 3.18: Insolação e período crítico - Fachada Oeste .............. 180 Figura 3.19: Possibilidades de proteção solar – Fachada Oeste .... 180 Figura 4.1: Radiação solar horizontal Global ao longo do ano na cidade de São Paulo ....................................................................... 203

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 2.1: Relação entre uso e quantidade de edifícios torcidos110 Gráfico 2.2: Localização dos edifícios ............................................ 111 Gráfico 2.3: Datas de construção dos edifícios. ............................ 112 Gráfico 2.4: Estratégias de proteção solar ou maximização da iluminação em edifícios torcidos para obtenção de conforto ...... 113 Gráfico 2.5: Quantidade de pavimentos e altura dos edifícios ..... 114

LISTA DE QUADROS

Quadro 1.1: Estratégias de projetos visando maior eficiência em envoltórias de vidro em busca de conforto .................................... 45 Quadro 1.2: Proteção solar horizontal ............................................ 51 Quadro 1.3: Proteção solar vertical................................................. 53 Quadro 1.4: Proteção solar mista .................................................... 55 Quadro 1.5: Proteção solar com geometria torcida........................ 57 Quadro 1.6: Proteção solar tipo camarão ....................................... 59 Quadro 1.7: Proteção solar em tela/ perfurado.............................. 60 Quadro 1.8: Proteção solar com elemento vazado ......................... 62 Quadro 1.9: Proteção solar como solução de fachada ................... 64 Quadro 1.10: Proteção solar mecanizada ....................................... 67 Quadro 2.1: Estudo de formas torcidas com modelagem geométrica (esquerda e centro) e impressão digital (direita) .......................... 100

Quadro 3.1: Configuração das aberturas e proteções solares a serem estudadas ............................................................................ 136 Quadro 3.2: Variações dos algoritmos para proteção solar .......... 139 Quadro 3.3: Algoritmo referente ao edifício modelo de estudo (passo-a-passo) .............................................................................. 144 Quadro 3.4: Algoritmo edifício base para as proteções solares (passo-a-passo) .............................................................................. 147 Quadro 3.5: Algoritmo proteção solar horizontal (passo-a-passo)150 Quadro 3.6: Algoritmo proteção solar vertical (passo-a-passo) .... 153 Quadro 3.7: Algoritmo proteção solar com painéis (passo-a-passo) ........................................................................................................ 155 Quadro 3.8: Algoritmo proteção solar mista (passo-a-passo) ....... 158 Quadro 3.9: Algoritmo da configuração da fachada como solução da envoltória (passo-a-passo) ............................................................. 161 Quadro 3.10: Algoritmo trajetória solar (passo-a-passo) .............. 163 Quadro 3.11: Algoritmo radiação solar com o edifício .................. 166 Quadro 3.12: Algoritmo iluminação natural .................................. 168 Quadro 4.1: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 1000 lux ............................................................................. 182 Quadro 4.2: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 1000 lux ............................................................................. 183 Quadro 4.3: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 1000 lux ............................................................................. 184 Quadro 4.4: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 50 lux ................................................................................. 185 Quadro 4.5: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 50 lux ................................................................................. 186

Quadro 4.6: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 50 lux ................................................................................. 187 Quadro 4.7: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 150 lux ............................................................................... 188 Quadro 4.8: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 150 lux ............................................................................... 188 Quadro 4.9: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 150 lux ............................................................................... 189 Quadro 4.10: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 1000 lux........................................................................ 190 Quadro 4.11: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux........................................................................ 191 Quadro 4.12: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 1000 lux........................................................................ 192 Quadro 4.13: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 50 lux............................................................................ 193 Quadro 4.14: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 50 lux............................................................................ 194 Quadro 4.15: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 50 lux............................................................................ 195 Quadro 4.16: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 150 lux.......................................................................... 196 Quadro 4.17: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 150 lux.......................................................................... 196 Quadro 4.18: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 150 lux.......................................................................... 197

Quadro 4.19: Comportamentos da radiação solar na fachada período das 10:00h às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício ........................................................................................................ 199 Quadro 4.20: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício ................................. 199 Quadro 4.21: Comportamento da radiação solar na fachada às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício ................................. 200 Quadro 4.22: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h e às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício ................... 203 Quadro 4.23: Iluminação natural às 10:00 e 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux ............................................................................. 205 Quadro 4.24: Radiação solar na fachada às 10:00h e 15:30h 3° de torção do edifício ........................................................................... 206 Quadro 4.25: Iluminação natural com proteção vertical às 10:00h e 15:30h 1000lux............................................................................... 207 Quadro 4.26: Radiação solar em edifício com proteção vertical às 10:00h e 15:30h ............................................................................. 208 Quadro 4.27: Iluminação natural com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h 1000lux ........................................................... 210 Quadro 4.28: Radiação solar em edifício com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h ....................................................... 212 Quadro 4.29: Iluminação natural com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h 1000lux ............................................................... 214 Quadro 4.30: Radiação solar em edifício com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h ............................................................................. 215 Quadro 4.31: Iluminação natural em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h 1000lux............................................... 217

Quadro 4.32: Radiação solar em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h ............................................................................. 218

LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1: Iluminância recomendada pela Norma NBR 5413 por classe de tarefas visuais................................................................... 36 Tabela 2.1: Levantamento de torres com geometria torcida ....... 109 Tabela 3.1: Pesquisas antecedentes envolvendo modelagem paramétrica ou simulação, como estratégia de análise e avaliação de projetos..................................................................................... 127 Tabela 3.2: Análise das temperaturas da cidade de São Paulo no período de 21/12 a 21/06 ............................................................. 133 Tabela 3.3: Horários críticos para a cidade de São Paulo no período de 21/06 a 21/12 ........................................................................... 134 Tabela 3.4: Horários e ângulos do sol - Fachada Norte ................. 170 Tabela 3.5: Horários e ângulos do sol - Fachada Sul ..................... 172 Tabela 3.6: Horários e ângulos do sol - Fachada Leste.................. 174 Tabela 3.7: Horários e ângulos do sol - Fachada Oeste................. 178 Tabela 4.1: Radiação solar na fachada das 10:00h às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício............................................................... 201

ABREVIATURAS E SIGLAS

EIA Agência Internacional de energia (, ETFE Etileno Tetraflour Etileno

ABESCO Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia

FS Fator solar

ABRAVA Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento

GC Generative Componentes

AG Geometria Arquitetural AIA American Institute of Architect ASHRAE American Society of Heating and Air-Conditioning Sociedade Americana de Aquecimento e Ar Condicionado ENGINEERS Sociedade Americana de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado Engenheiros CAD Computer-Aided Design - Desenho assistido por computador CAM

Manufacturing Aided Design Fabricação assistida por

Aided Tridimensional Interactive Application

CESP Campanha de eletricidade de São Paulo COE Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo COMPET

IBA Information Based Architecture INMET Instituto Nacional de Meteorologia INMETRO

Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e

Tecnologia LABCON Laboratório de Conforto Ambiental PAF Percentual de abertura da fachada PNEE Plano Nacional de Eficiência Energética PSALLI

Permanent Supplementary Artificial Lighting in Interiors -

Iluminação suplementar permanente

computador CATIA

GBC Green Building Council Brasil

Programa Nacional de Racionalização do uso de

derivados do Petróleo e do gás Natural DRG Design Robotic Group

PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem PEE Programa de Eficiência Energética PVB Polividrobutiral PNUMA Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia NURBS Non-Uniform Rational B-Splines

SAHMR South Australian Health and Medical Research Institute TL TransmissĂŁo luminosa WWR window too wall ratio

SUMÁRIO INTRODUÇÃO ................................................................................... 19 OBJETIVO...................................................................................... 19

2.4 AS DIFERENTES GEOMETRIAS DO EDIFÍCIO TORCIDO E PROTOTIPAGEM RÁPIDA .............................................................. 99

JUSTIFICATIVA .............................................................................. 19

2.5 EDIFÍCIOS COM GEOMETRIA TORCIDA................................. 101

PROBLEMÁTICA ............................................................................ 20

2.6 PROJETO DE FACHADA ......................................................... 118

METODOLOGIA ............................................................................ 21

2.7 ORNAMENTO ........................................................................ 120

ESTRUTURA DO TRABALHO ......................................................... 23

CAPÍTULO 3 – PROCEDIMENTO METODOLOGICO DE INVESTIGAÇÃO ........................................................................................................ 124

CAPÍTULO 1 – ESTRATÉGIAS E CONCEITOS EM CONFORTO ............ 25 1.1 CONFORTO EM ARQUITETURA .............................................. 25

3.1 REFERÊNCIAS DE PESQUISAS ANTERIORES .......................... 124

1.2 INSOLAÇÃO, ILUMINAÇÃO E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA . 29

3.2 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL DE ESTUDO ................................................................................. 127

1.3 VIDROS E ENVOLTÓRIAS ........................................................ 37

3.3 CRITÉRIOS PARA ANÁLISE DE CONFORTO ............................ 129

1.4 PROTEÇÕES SOLARES ............................................................. 48

3.4 EXPERIMENTOS .................................................................... 134

1.5 ENERGIA E CONSUMO ENERGÉTICO...................................... 69 1.6 FONTES REFERENTES AOS QUADROS .................................... 75

3.4.1 ESTUDOS COM MODELAGEM PARAMÉTRICA E DEFINIÇÃO DAS GEOMETRIAS PARA ANÁLISE .............................................. 140

CAPÍTULO 2 – TECNOLOGIA DIGITAL ............................................... 78

3.6 - FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO ......................................... 164

2.1 TECNOLOGIA DIGITAL ............................................................ 78

3.6.1 PLUG-IN LADYBUG ............................................................. 165

2.2 E MODELAGEM PARAMÉTRICA E ALGORITMOS APLICADOS AO PROJETO ARQUITETÔNICO .................................................... 80

3.6.3 PLUG-IN HONEYBEE ........................................................... 167

2.2.1 EXEMPLOS DE PROJETOS PARAMÉTRICOS ......................... 85

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO ..................... 181

2.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL: CONCEITOS E DEFINIÇÕES . 94

3.7 – ESTUDO DE PROTEÇÃO DAS FACHADAS ........................... 169

4.1 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS: TIPOS DE ABERTURA ........................................... 181 4.2 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS: PROTEÇÃO SOLAR ............................................... 204 4.1 DISCUSSÃO ........................................................................... 219 CAPÍTULO 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................... 223

5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................ 225 REFERÊNCIAS .................................................................................. 226 GLOSSÁRIO ..................................................................................... 235 APÊNDICE ....................................................................................... 237

INTRODUÇÃO

JUSTIFICATIVA

OBJETIVO

A relevância da pesquisa está na contribuição da aplicação da modelagem paramétrica e ferramentas de simulação como

O objetivo da pesquisa é avaliar a iluminação natural e o

instrumentos para alcançar estratégias projetuais otimizadas e que

desempenho térmico de um edifício modelo com geometria não

valorizem o projeto.

ortogonal a fim de identificar diferentes configurações de geometrias de proteção solar com intuito de alcançar melhores resultados no desempenho do edifício e melhor qualidade aos usuários da edificação. Seus objetivos específicos são: 1. Estudar a relação entre forma retilínea e torcida quanto ao percentual de abertura da fachada e proteção solar; 2. Descrever as principais características e contribuições da Modelagem Paramétrica como ferramenta computacional; 3. Investigar as variações paramétricas como meio de exploração de diferentes configurações geométricas; 4. Comparação entre a geometria retilínea e curvilínea, através da modelagem e das simulações.

Pesquisas anteriores investigaram edifícios com geometria regular, ortogonal, com pavimentos-tipo que se repetem na vertical. Na presente investigação o objetivo é estudar diferentes soluções de projeto para edifícios não ortogonais, cujos pavimentos são voltados a diferentes quadrantes. Além disso, são investigadas configurações variadas de proteção solar, assim como dimensões de aberturas a fim de alcançar melhor performance. Outras pesquisas com relação à iluminação natural, térmica e modelagem paramétrica foram realizadas, porém há uma lacuna em estudos sobre investigação de edificações com geometrias torcidas e a não repetição dos elementos em todos os pavimentos como um pavimento tipo. A geometria não ortogonal é entendida de acordo com a classificação de twister e tordos. Twister são superfícies 19

paraboloides hiperbólicas que possuem repetição e rotação em

proteções solares com soluções distintas quanto à forma,

torno de um eixo, enquanto que tordos são superfícies

comprimento, largura, espessura, geometria e espaçamento entre

paraboloides hiperbólicas que se ligam a uma estrutura ortogonal.

seus elementos.

(VOLLERS, 2001)

A simulação computacional é aplicada para estudo da relação entre

A escolha pela forma não ortogonal do edifício é uma aproximação

as dimensões de aberturas (janelas) e proteções para análise de

às concepções contemporâneas de edificações que propõem

desempenho térmico e lumínico com o propósito de compreender

projetos com formas inusitadas e orgânicas, que tem sido frequente

a variação dos parâmetros do ambiente para alcançar melhorias a

nos últimos anos.

partir dos resultados obtidos. A ideia da utilização de tecnologias

A pesquisa adota a modelagem paramétrica para desenvolvimento

digitais é permitir a avaliação do objeto de estudo desde a fase de

dos elementos (edifício e proteções solares). Após a definição

concepção do projeto.

geométrica, tal edifício é investigado por meio de programas

O estudo é realizado para a cidade de São Paulo, situado na latitude

gráficos que simulam a iluminação natural no ambiente interno e o

23º30’ sul e clima subtropical úmido de altitude.

desempenho térmico da radiação solar incidente na fachada da

PROBLEMÁTICA

edificação. Para isso, são avaliadas diferentes configurações de geometrias de proteções solares e diferentes percentuais de

A porcentagem da abertura da fachada estabelece a área que será

aberturas na fachada, a fim de identificar estratégias de projeto que

iluminada através da abóboda celeste e consequentemente, a

apresentem melhor performance, resultando em ambientes

inserção dos raios solares no interior do ambiente que resultam na

confortáveis e energeticamente mais eficientes.

absorção de calor. Enquanto por um lado, a iluminação é uma

O percentual de abertura da fachada (PAF) é configurado de

característica desejada para realização das atividades internas, a

maneira que suas dimensões sejam variáveis. E o sistema de 20

tendência é evitar o calor através de mecanismos como, vidros de

Dessa maneira, está intrínseca a investigação a respeito do porquê

alta performance e proteções solares.

da quantidade de edifícios torcidos e se há uma relação funcional,

É justamente para o conhecimento do comportamento da

qualitativa do ponto de vista do conforto, ou apenas estética.

iluminação natural e radiação solar através da relação entre

Não faz parte desta investigação, estudo sobre aspectos

aberturas e proteções solares, e pela busca de soluções otimizadas

psicológicos e conforto visual em decorrência do uso de proteções

para arquitetura, que contribuam para um ambiente confortável,

solares.

resultante no bem-estar dos usuários e redução dos gastos com

METODOLOGIA

iluminação artificial e ar condicionado, que esta pesquisa é proposta.

A seguir foram enumeradas as etapas que balizarão a realização da

Com isso, faz-se necessárias pesquisas que contribuam para estudo

pesquisa.

da edificação e da fachada como meio de maximizar a iluminação

1ª. Etapa: Levantamento bibliográfico

natural e minimizar a radiação solar no ambiente. O grande número de edifícios torcidos que tem sido construído ou proposto em projetos, tem chamado atenção. Em vista das pesquisas anteriores, destinadas ao assunto proposto, terem como objeto de estudo edificações retilíneas e com pavimentos tipo,

2ª. Etapa: Leitura programada dos textos e fichamento dos mesmos. 3ª. Etapa: Identificação dos conceitos básicos norteadores da pesquisa.

busca-se compreender as diferenças em relação a uma geometria

4ª. Etapa: Estudo de caso de diferentes configurações geométricas

na qual o pavimento não possui as paredes ortogonais às lajes do

de edifícios curvilíneos de dupla curvatura na arquitetura

piso, e que cada andar possui características especificas.

contemporânea. Elaboração de um texto parcial. 21

5ª. Etapa: Modelagem paramétrica de edifícios curvilíneos de dupla

etapa anterior para a obtenção das variações paramétricas dos

curvatura a partir da definição de um conjunto de parâmetros.

vários tipos de proteção solar. Elaboração de um texto parcial.

Elaboração de um texto parcial.

12ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos nas

6ª. Etapa: Planejamento do algoritmo, e encadeamento dos

etapas anteriores para a obtenção das variações paramétricas do

parâmetros, relativo a diferentes tipos de aberturas para os

edifício, das aberturas, dos caixilhos e das proteções solares.

edifícios curvilíneos estudados na etapa anterior.

Elaboração de um texto parcial.

7ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na

13ª. Etapa: Aprendizado e aplicação do plug-in Ladybug e Honeybee

etapa anterior para a obtenção das variações das configurações das

para Rhinoceros.

aberturas. Elaboração de um texto parcial.

14ª. Etapa: Definição dos parâmetros no Ladybug e Honeybee para

8ª. Etapa: Planejamento e definição dos parâmetros relativos aos

tipos de caixilho.

respectivamente.

9ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na

15ª. Etapa: Simulações da iluminação de acordo com as variações

etapa anterior para a obtenção das variações paramétricas dos

paramétricas do edifício, das aberturas, dos caixilhos e das

caixilhos. Elaboração de um texto parcial.

proteções solares. Elaboração de um texto parcial.

10ª. Etapa: Planejamento e definição dos parâmetros relativos ao

16ª. Etapa: Geração de imagens dos principais tipos de situações

algoritmo dos vários tipos de proteção solar (horizontal, vertical,

identificados.

mista e painéis).

17ª. Etapa: Análise dos resultados obtidos. Elaboração de um texto

11ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na

parcial.

devida

simulação

conforto

térmico

iluminação

18ª. Etapa: Discussão sobre os resultados obtidos. Elaboração de

energética e consumo de energia, fatores que estão diretamente

um texto parcial.

correlacionados às práticas projetuais em arquitetura.

19ª. Etapa: Elaboração do texto final.

No capítulo 2 são apresentadas definições sobre modelagem

20ª. Etapa: Revisões, correções e complementações do texto final.

paramétrica, discussões sobre o processo de projeto na atualidade, principalmente sobre o impacto das novas tecnologias, e a

21ª. Etapa: Diagramação final do trabalho.

colaboração do uso de ferramentas computacionais para análises e

Devido à variação do clima ao longo do ano, de acordo com as

tomadas de decisões no que diz respeito à iluminação natural e

estações, a edificação será estudada nos períodos de solstícios e

térmica em uma edificação.

equinócios, por apresentarem características distintas. Será

A pesquisa apresenta um levantamento de obras existentes, em

analisado o desempenho da edificação de acordo com o

construção e projetos ao redor do mundo que possuem geometria

posicionamento do edifício com relação às trajetórias do sol.

torcida e análises de alguns tipos de torção com materialidade

ESTRUTURA DO TRABALHO

através da prototipagem rápida. No capítulo 3 são desenvolvidas abordagens quanto aos softwares

No capítulo 1 são apresentados os conceitos referentes ao conforto

utilizados, justificativa da sua utilização, entendimento de seu

em edificações, explorando questões como proteções solares,

funcionamento e sua devida aplicação aos objetos da pesquisa. São

sendo elas vidros, quebra-sol, persianas etc. e expostos exemplos

realizadas as simulações computacionais e suas respectivas

dessas configurações.

combinações.

São abordadas as estratégias de aproveitamento dos fatores

O capitulo 4 demonstra as discussões a respeito dos resultados das

naturais na edificação, como técnicas bioclimáticas e a ênfase da

simulações, e os questionamentos a respeito do tema.

importância dessas questões a partir de dados quanto a crise 23

O capítulo 5 apresenta as considerações finais e apontamentos para

Grasshopper, em que são realizados os ensaios de energia (radiação

futuros trabalhos.

solar) e iluminação natural, seguindo os critérios estipulados pelas

Para desenvolvimento do trabalho, as etapas envolvidas são:

normas e desempenho ABNT NBR 15220-1 (2005), ABNT NBR

Inicialmente a pesquisa é desenvolvida a partir do levantamento de

ISO/CIE 8995-1 (2013) e ABNT NBR 15215-1 (2005).

dissertações, teses, artigos, periódicos e normas técnicas

As normas são consultadas, de modo a embasar e balizar os

pertinentes ao estudo. A importância da revisão bibliográfica se

parâmetros e inputs do software, consequentemente, identificar se

expressa a partir do conhecimento de ferramentas de simulação de

o edifício possui bons resultados quanto aos itens estudados.

desempenho e na identificação de linhas de pesquisas e estudos

A partir da análise dos resultados, é avaliada a necessidade de

semelhantes.

modificações ou intervenções nos projetos de maneira a otimizar os

Para embasamento sobre o uso das novas tecnologias digitais, são

índices de conforto e assim, propor alterações no projeto.

realizadas revisões bibliográficas sobre a utilização de softwares

As etapas da definição do algoritmo até as análises das simulações

paramétricos como ferramenta para análises de projetos em

ocorrem através dos estudos dos conceitos de parametrização

arquitetura, a fim de apontar a importância desse recurso na

aplicada à arquitetura, estudo de diferentes tipos de edifícios

concepção

torcidos, modelagem de geometrias distintas de superfícies

edifícios

simulações

digitais

contemporaneidade.

curvilíneas, seguida pelas definições dos parâmetros referente às

O trabalho é realizado a partir da modelagem paramétrica de um

aberturas, proteção solar, combinações dentre as soluções, e por

edifício com geometria torcida que servirá como modelo para o

fim, simulações e análises.

estudo. As ferramentas utilizadas serão o Grasshopper, plug-in para o programa Rhinoceros da McNeel, no qual é desenvolvido um edifício modelo, e os plug-ins Ladybug e Honeybee para 24

CAPÍTULO 1 – ESTRATÉGIAS E CONCEITOS EM CONFORTO

iluminação natural. Permitiram dimensões maiores do ambiente interno, tornando as áreas mais internas à edificação, mais escuras.

1.1 CONFORTO EM ARQUITETURA

(SCHMID, 2005) O conhecimento a respeito do desempenho energético avançou

“O conforto disputa com a arte o poder de satisfazer as pessoas. ”

quanto às soluções de isolamento térmico e ventilação. Por outro

(SCHMID, 2005)

lado, adaptações quanto a clima local, foram se tornando questões

A palavra conforto deriva do termo latino “confortare”, que

secundárias. (SCHMID, 2005)

significa fortificar, consolar, em outro contexto, foi aplicada com

São poucos os edifícios contemporâneos que são capazes

significado de prosperidade “confortable fortune”, depois em

passivamente de prover conforto ambiental a aqueles que irão

contexto psico-espiritual, e por fim integrada ao contexto

utiliza-lo. Dessa maneira, a necessidade por uma arquitetura

ambiental. (SCHMID, 2005)

independente de energias mecânicas como o ar condicionado é um

O conceito de conforto nem sempre fez parte da concepção e

desafio para arquitetos brasileiros. (CORBELLA; YANNAS, 2003)

preocupação com ambientes construídos. Até o final do século

Segundo Corbella e Yannas (2003) o período entre 1920 e 1950 se

XVIII, não era aplicado à edificação e ao longo do século XIX passou

caracterizou por projetos que haviam preocupações com relação ao

a ser utilizado, tendo início na Europa. Já no século XX, o

meio ambiente, porém a partir da década de 60 os edifícios

movimento moderno encarava essa questão como algo impróprio.

comerciais tiveram a necessidade da utilização de ar condicionado

(SCHMID, 2005)

para atingir níveis satisfatórios de conforto a seus usuários. Essas

No movimento moderno, as plantas livres, permitiram maiores aberturas nas fachadas, porém não significou melhor uso da

mudanças na arquitetura originaram-se de um padrão globalizado cujo edifício era totalmente envidraçado, não considerando, portanto, o clima no qual estariam inseridos. 25

Após a II Guerra Mundial, o impulso pela tecnologia e expansão de

O conforto térmico é definido pela American Society of heating,

técnicas de construção associados aos baixos custos de energia

refrigerating and air condicioning engineers, ASHRAE (Sociedade

contribuíram para que questões ligadas ao consumo energético de

Americana

uma edificação fossem ao passar dos anos, atribuindo as soluções

intrinsecamente relacionado à sensação de conforto devido ao

de projeto aos engenheiros através da necessidade de estudos

equilíbrio termo fisiológico do corpo humano. Representa a

complementares a fim de atingir um ambiente mais agradável por

interação de variáveis ambientais como temperatura do ar,

meios mecânicos. O primeiro marco que despertou a necessidade

temperatura radiante média, umidade e velocidade do ar, com as

de diminuição dos gastos com energia foi a crise do petróleo em

variáveis pessoais que são representadas pela taxa metabólica e

1973, que impulsionou o uso de energia solar na edificação e

vestuário. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015)

consequentemente, foi renascendo uma arquitetura preocupada

A ASHRAE já reconhece o valor da ventilação natural em edifícios de

com as questões ambientais com adequação ao clima local.

escritórios como forma de criar ambientes térmicos aceitáveis à

(CORBELLA; YANNAS, 2003)

produtividade. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015) A

Atualmente existem vários locais de estudos (nacionais e

exploração da ventilação natural na edificação denota uma

internacionais) que inter-relacionam os conhecimentos climáticos

mudança na noção de conforto ambiental.

às práticas projetuais em arquitetura. É neste contexto que a

Alguns estudiosos apontam que ocupantes de edifícios que

presente pesquisa visa colaborar.

possuem

Os elementos que balizam as condições quanto ao conforto em um

dificuldade, à homogeneidade da temperatura do ar, se comparado

ambiente são o desempenho térmico, acústico, lumínico, qualidade

aos ocupantes de edifícios cuja ventilação é natural, pois

do ar, entre outros.

desenvolvem habilidades de maior variabilidade climática e

Aquecimento

climatização mecânica

Condicionado)

se habituam,

com

como

maior

diversidade térmica quanto à amplitude de temperatura e 26

velocidade do ar. É importante que o edifício ofereça flexibilidade

exemplo, fachadas com aberturas controláveis, proteções solares

às variações climáticas viabilizando a adaptação do usuário,

flexíveis e ajustáveis, varandas, terraços, pátios, átrios, etc.

possibilitando que os ocupantes possam controlar os níveis de

(LAMBERTS et al., 2015). Resultando em uma arquitetura que

temperatura no interior do ambiente, como por exemplo,

caracteriza harmonia entre a estética, funcionalidade e os fatores

autonomia com relação à abertura das janelas, que colaboram com

climáticos e ambientais.

a economia de energia e maior satisfação dos usuários.

A relação de conforto em um ambiente em regiões tropicais está

(MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015). Sendo assim, a maior

relacionada com a radiação, portanto, o controle da radiação é a

ou menor tolerância do usuário às mudanças climáticas está

maneira mais eficiente de se conseguir um ambiente confortável.

relacionada ao grau de adaptabilidade dado ao mesmo. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015) O ser humano tem o potencial de se adequar ao clima e às

Como forma de garantir o acesso ao sol ou para o controle de acesso da radiação solar, tem-se os conceitos de envelope solar, que representa o maior volume que um edifício pode ocupar sem

variações climáticas, seja com relação às suas vestimentas, ou

causar sombreamentos indesejados nas edificações vizinhas, e o

através de modificações e adequações dos ambientes no qual

shadow umbrela, estratégia na qual se usa o desenho urbano para

frequenta. (FROTA, 2004)

sombrear ambientes, evitando o aquecimento das superfícies.

O conceito de adaptação em arquitetura passa pela ideia do usuário

(DUARTE, 2015)

ter a possibilidade de conduzir o controle de diversos fatores e

As estratégias de projeto relacionadas ao conforto devem ser

equipamentos para proporcionar um ambiente confortável. Por

específicas para cada tipo de clima. “Enquanto sombras e ventos

isso, propor um edifício com desempenho ambiental significa

são favoráveis para o conforto térmico em lugares de clima quente

facilitar a comunicação entre ambientes internos e externos,

e úmido, os mesmos efeitos são desfavoráveis nos climas mais frios.

através de espaços e componentes de transição, como por

” (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA, 2015 p. 190) 27

Proporcionar ambientes confortáveis às pessoas significa considerar

pois a claridade tende a diminuir rapidamente conforme o

o clima urbano, e, portanto, o meio no qual o edifício será

afastamento da abertura. (MASCARÓ, 1991)

implantado. O desempenho dos edifícios, assim como o conforto

Por outro lado, os fatores que causam desconforto aos ocupantes

para os ocupantes dependem das variáveis do clima a que ambos

em um edifício são a iluminância excessiva provindas da abóbada

estão expostos. (DUARTE, 2015)

celeste e da luz solar direta. (MASCARÓ, 1991)

Assim como a satisfação atingida pelos ocupantes, o controle das

Deve-se evitar o desconforto térmico causado pela exposição direta

condições ambientais alcançadas devido à possibilidade de

da luz do sol nos ambientes de trabalho, evitando que a radiação

manipulação de ajustes de iluminação, insolação, ventilação,

direta incida sobre os trabalhadores e ou nas superfícies do seu

aberturas e sombreamento agem de modo a favorecer o

campo de visão. (ABNT NBR 8995-1, 2013)

desempenho energético do edifício bem como condições de conforto.

A iluminação artificial é, quando bem empregada, um apoio fundamental à natural. (ABNT NBR 8995-1, 2013). Quando

As avaliações quanto ao desempenho luminoso e térmico podem

adequada a ambientes de trabalho, vai além de fornecer apropriada

ser aferidas através de fatores como percentual de temperatura,

visualização das tarefas, colabora para que possam ser realizadas

umidade, movimento do ar, insolação, sombreamento e níveis de

com conforto e bem-estar. (DIAS, SCARAZZATO, MOSCHIM,

iluminação. (GONÇALVES; MOURA; KUNIOCHI, 2015)

BARBOSA, 2014)

As aberturas na fachada proporcionam contato visual com o meio

Eficiência energética é entendida como a relação entre a

externo e possuem grande importância já que colaboram para a

“quantidade de energia final utilizada de um bem produzido ou

satisfação e rendimento dos funcionários. (COTTA; VIEIRA, 2015).

serviço realizado. ” (EPE, 2010). As referências para projetos

Além disso, permitem a incidência de iluminação natural ao meio

visando eficiência energética foram estabelecidas através de

interno, que é adequado para as áreas situadas próximas às janelas, 28

normas. Em 2005 foi aprovada a NBR 15.220 com diretrizes de

1.2 INSOLAÇÃO, ILUMINAÇÃO E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA

desempenho térmico, indicando o zoneamento bioclimático e apresentando recomendações de projetos em consideração às diferenças presentes em cada zona climática. (ABNT, NBR 15.220, 2005)

O projeto arquitetônico primeiramente é criado para abrigar pessoas, e nesse sentido, soluções projetuais que levem em conta as necessidades físicas de seus ocupantes devem representar o fio condutor em busca da satisfação particular do ser humano, em

Em 2008, foi aprovada a ABNT NBR 15.575-1, voltada para edificações residenciais de até cinco pavimentos. Estabelece critérios sobre o desempenho térmico, acústico, luminoso e de segurança ao fogo. (ABNR NBR 15.575-1, 2013). Porém como não há normatizações com caráter de desempenho que se aplique a outras áreas, essa norma pode ser adotada como referência. As normatizações visam incentivar, balizar o desenvolvimento tecnológico e orientar a avaliação da eficiência das estratégias a serem utilizadas nas edificações a fim de promover redução do

edifícios, nas diferentes condições climáticas, sociais ou ambientais. E têm por finalidade prover boas condições quanto à demanda energética provinda da climatização e iluminação artificial, assim como considerações com relação às influencias do clima, podendo contribuir com a minimização do consumo de energia das edificações. Vários fatores afetam o nível de energia solar que atinge a superfície da Terra, tais como, as nuvens, latitude, longitude, orientação e inclinação da superfície.

consumo de energia, melhoria do conforto visual e bem-estar dos ocupantes. Para avaliação do nível de eficiência em edificações existem duas etiquetas: uma voltada para o projeto e outra para a construção.

A localização geográfica de uma região determina a distância que os raios oblíquos de sol percorrem através da atmosfera, determinam, portanto, a duração do dia e da noite ao longo do ano. Devido à posição da incidência dos raios solares com relação à latitude, os dias são mais longos em alguns períodos do ano. Esse fator resulta 29

altas

temperaturas,

abundante

iluminação

natural

céu, fornecem tanto a iluminação direta, quanto difusa através da

consequente armazenamento de calor na superfície nos trópicos.

abóbada celeste. E os edifícios recebem radiação solar direta,

(MASCARÓ, 1983)

refletida ou difusa em sua envoltória. (FRETIN, 2013)

“O maior ou menor aquecimento de um determinado ponto da

O Sol é a fonte primária de energia. Porém “do ponto de vista da

superfície da Terra depende primeiramente das condições

iluminação natural, a fonte de luz diurna considerada para o projeto

geométricas de exposição à radiação solar. ” (FROTA, 2004)

é a da abóboda celeste, pois a luz solar direta é considerada

Depende da latitude, que determina os ângulos de incidência do sol

excessiva. ” O sol é uma fonte de luz pontual, enquanto que a

e o período de permanência do sol acima do horizonte do lugar.

abóboda celeste possui grande área visível e pouca iluminância e

(FROTA, 2004; FRETIN, 2013)

pode ser classificada como clara, parcialmente encoberta e

A disponibilidade de luz natural é determinada através da

encoberta. (LABCON, 2009 b)

quantidade de radiação solar (luminosa) nas quatro estações. As

A luz é, portanto, vista pelo observador de forma direta ou

regiões que recebem os raios solares com grande angulação em

refletida, podendo ser: luz de sol ou luz de céu. A iluminação

relação à superfície da Terra, na maior parte do ano, são quentes e

natural refere-se ao fator de céu, ou seja, a luz de céu disponível

luminosas. Já aquelas que contêm pequeno ângulo de incidência

para o lugar a ser estudo, já a insolação condiz ao fator de sol, ou

durante curtos períodos, são frias e escuras. (MASCARÓ, 1983)

seja, a radiação solar incidente sobre o projeto. (LABCON, 2009 b)

É denominada luz natural àquela proveniente do sol, seja em forma

O estudo para o aproveitamento da iluminação natural está

direta, ou seja, através dos raios solares, ou indiretos, aquela

relacionado aos estudos geométricos da insolação, que podem ser

denominada difusa devido à reflexão da atmosfera. A luz

verificadas com o uso das cartas solares. Muitas obras de

proveniente de edificações, vegetação e outros objetos são

arquitetura demonstram a utilização desses estudos, por exemplo,

denominados luz refletida. (MASCARÓ, 1983). Portanto, o sol e o

quando a intenção é a incidência de raios solares em certos 30

períodos do ano, ou horários do dia em determinado local no

Noções climáticas, caraterísticas do sistema solar, e influências das

interior dos ambientes. A fim de serem tomadas decisões corretas

condições naturais são essenciais na formação do profissional que

nas diversas condicionantes que envolvem o projeto, é importante

trabalha com a criação de espaços, seja para casas isoladas ou na

aplicar conhecimentos quanto a geometria da insolação e o clima

escala da cidade. Sem o uso desses conhecimentos em projetos de

local. (FROTA, 2004)

arquitetura, o aumento da utilização de aparelhos elétricos de

Os fatores climáticos representam condições relevantes para

condicionamento de ar e fachadas envoltas com vidros de maneira

projeto e construção. O fato de considerar as condicionantes do

exagerada, têm se tornado cada vez mais essencial.

clima para desenvolvimento de partidos arquitetônicos torna-se

A investigação do trabalho está inserida em clima tropical, cuja

necessária ao observarmos a evolução do consumo de energia em

característica são regiões, na qual o céu possui abundante

relação à sua disponibilidade e valor. (MASCARÓ, 1991)

iluminação e por consequência as aberturas das edificações não

O clima é composto por fatores estáticos e dinâmicos, sendo os

necessitam de grandes vãos. Em contrapartida aos edifícios

estáticos representados pela posição geográfica e relevo, e os

europeus e norte-americanos em razão de um céu pouco luminoso,

dinâmicos pela temperatura, umidade, movimento do ar e

necessitam de aberturas maiores, com a finalidade de aproveitar

radiação. (MASCARÓ, 1991)

maior radiação solar. Em função dessas diferenças com relação à

A arquitetura está intrinsecamente ligada às condições climáticas e, portanto, pode apresentar melhor ou pior desempenho no que tange às estratégias de projeto para viabilidade do conforto. Cada tipo de clima contém particularidades específicas. E nesse sentido,

localização do edifício, torna-se claro que muitas vezes importamos soluções projetuais de outros países, porém, o desemprenho do edifício não atinge a mesma qualidade devido às diferenças climáticas. (CORBELLA; YANNAS, 2003)

as diferentes características do clima estabelecem partidos

A energia solar varia entre ondas curtas (ultravioleta) e ondas

arquitetônicos distintos.

longas (infravermelho), sendo que toda energia radiante produz 31

calor

quando

absorvida,

causando evaporação,

convecção,

A energia solar é uma fonte de iluminação e calor vantajosa às

condução de calor, radiação, reflexão entre outros. Por essa razão a

edificações e aos sistemas fotovoltaicos, pois além de fornecerem

luz solar direta não é adequada para a iluminação natural, sendo

energia limpa, não emitem CO2, porém, ainda são incapazes de

sua presença habitual nos trópicos e entorno. (MASCARÓ, 1983)

alimentar grandes equipamentos mecânicos. (ROAF, CRICHTON,

Considera-se que a radiação solar é composta de 3% de ultravioleta,

NICOL, 2009). Sistemas de captação de energia solar, muitas vezes

55% infravermelho e 42% radiação visível (OLIVEIRA, 2016). (Figura

são incorporados na própria pele do edifício, reduzindo custos de

1.1) E o calor solar é principalmente causado pela radiação do

instalação.

infravermelho e visível.

No quarto relatório realizado pelo Painel Internacional de Mudanças Climáticas, o setor de edificações foi identificado como líder mundial em emissão de CO2, no entanto é caracterizado o setor com grande potencial de redução de emissões em função das estratégias projetuais, avanços tecnológicos e comportamento dos usuários. (GONÇALVES, 2015) Os primeiros edifícios de escritórios que tentaram implementar os condicionadores de ar foram no Reino Unido e nos Estados Unidos na década de 1890, tornando-se mais comuns na década de 1930 em edifícios norte-americanos. Na década de 1940 os melhores hotéis norte-americanos passaram a utilizar o ar condicionado. Esse Figura 1.1: Radiação Solar Fonte: OLIVEIRA, 2016

mecanismo, fez com que de certa maneira, os projetos de edifícios, estivessem desassociados das condições climáticas externas. (ROAF, 32

CRICHTON, NICOL, 2009). E em muitos casos a arquitetura refletiu o

e alimentados por energias limpas e renováveis, projetar

uso dessa tecnologia de maneira a modificar estratégias de projeto

edificações que apresentem baixos ganhos térmicos com grande

que utilizavam técnicas passivas de conforto, uma vez que os

massa térmica e que possam gerar baixas taxas de calor. (ROAF,

equipamentos de condicionamento de ar, por si só, respondiam de

CRICHTON, NICOL, 2009)

maneira eficiente às necessidades com relação ao clima.

Quando a intenção é a redução de energia de um edifício é

As edificações se desenvolveram em direção a grandes desperdícios

necessário reduzir a dependência dos sistemas mecânicos seja para

de energia, uma vez que já na década de 1950 o “edifício moderno”

iluminação artificial ou controle da temperatura. Dessa maneira,

apresentava sérios problemas de projeto, inclusive a criação de

quanto maior a disponibilidade de iluminação natural, menor

condições internas desconfortáveis que obrigavam o uso do

utilização de energia elétrica, e quanto melhor a qualidade do ar,

condicionamento de ar. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009)

menor a dependência de condicionamento do ar. A estratégia em

Edificações representam

leves,

finas,

problema

excessivamente na

atualidade,

envidraçadas sendo

que

otimizar a energia passiva em projeto resulta em um ganho econômico bem como o bem-estar. (LYNCH, 2015)

condicionamento de ar não será a solução para todos os problemas.

“A iluminação natural reflete em um aumento de até 40% na

Além disso, “a qualidade do ar interno pode ser pior nas edificações

produtividade, a ventilação natural, em um aumento de até 18%; e

climatizadas mecanicamente do que naquelas com ventilação

o controle localizado das condições térmicas, em um aumento de

natural. ” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p. 250)

até 37%”, situação que demonstra os benefícios da adoção de

Maneiras de minimizar os aspectos negativos da utilização dos

critérios passivos, que vão além do retorno financeiro. LOFTNESS;

equipamentos mecânicos seriam utiliza-los apenas nos períodos

HARTKOPF; GURTEKIN (2003 apud BODE, TUBERTINI E GONÇALVES,

mais quentes do ano, evitando o uso da refrigeração sempre que as

2015, p. 575). Embora sejam reconhecidos os benefícios da luz na

condições naturais forem viáveis. Utilizar aparelhos mais eficientes

saúde, ainda há muito a ser estudado e aprendido a respeito de 33

seus efeitos principalmente para o sistema visual. (DIAS,

mais altas as edificações, maiores os ventos e as pressões exercidas.

SCARAZZATO, MOSCHIM, BARBOSA, 2014)

” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p.267). Nesse sentido edifícios

Projetar edificações com técnicas passivas de conforto aos usuários

altos carregam o grande potencial de utilização de aero geradores

requer conhecimento. Os conflitos em um projeto não estão apenas

como meio de gerar energia. Os piores impactos climáticos em

entre condicionantes ambientais, funcionais, estéticos, econômicos,

edifícios altos estão relacionados aos ventos, dado que conforme a

muitas vezes residem nos conhecimentos teóricos, havendo uma

altitude a velocidade dos ventos aumenta, e assim, maior será a

interligação

entre

diferença de pressão entre a base e topo do edifício, elevando

desempenho da térmica, iluminação, ventilação, acústica entre

gradualmente as pressões do ar sobre as fachadas. (ROAF,

outros. Aberturas grandes nas fachadas colaboram para uma boa

CRICHTON, NICOL, 2009, p.275) Apesar da dificuldade da

iluminação, porém podem prejudicar aspectos térmicos. Proteções

construtibilidade de proteções em edifícios arranha-céu, o

solares quando má dimensionada pode prejudicar a iluminação

desenvolvimento de técnicas e tecnologia aplicada à envoltória

natural. O embasamento teórico serve, portanto, para minimizar

para alcance do desempenho e conforto são essenciais.

aspectos

(MONTEIRO,

Quanto mais exposto ao clima, maiores custos serão destinados à

BITTENCOURT, YANNAS, 2015) É indispensável a aplicação de

calefação e refrigeração, maiores serão as velocidades dos ventos

conhecimentos técnicos para dimensionamentos, podendo ser

que o atingem, mais difícil sua vedação e o aumento da pressão dos

explorado o potencial dos materiais para alcance de melhores

ventos sobre o fechamento aumentará as perdas térmicas. Quando

resultados.

o edifício está isolado, quanto maior seu gabarito mais exposto ao

“É extremamente difícil colocar elementos de sombreamento

sol ele estará e consequentemente maiores são as chances de

externos em uma fachada muito grande sem que se corra o alto

superaquecimento. Sendo assim, mais caro e difícil mantê-lo

risco de desprendimento, devido aos ventos e ao clima, e quanto

confortável internamente. Da mesma maneira, quanto mais alto,

direta

negativos

entre

resultantes

valorizar

estratégias

positivos.

maior será a sombra projetada por ele, ocasionando o

do ambiente ou do pé direito. E 48% das capitais não estabelecem

sombreamento de grandes áreas da vizinhança MEIR; ETZION;

nenhuma diretriz entre a relação das aberturas e profundidade.

FAIMAN (1998 apud ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009)

(LARANJA, CAMPOS E ALVAREZ, 2014)

O pé direito e a relação entre profundidade e comprimento de um

No que diz respeito ao Código de Obras e Edificações do Município

ambiente são outros fatores que influem no desempenho da

de São Paulo (COE), (Lei nº 11.228/2008) há diretrizes quanto a essa

iluminação e ventilação. Essa questão é tratada de maneira

questão, estabelecendo profundidade igual a três vezes a largura do

diferente entre os autores, Barbosa (2010) estabelece a

ambiente e seu pé direito. Quanto às aberturas, deverão ter

profundidade do ambiente através da altura da abertura.

dimensões de 15 ou 10% da área do ambiente dependendo do uso.

(BARBOSA, 2010)

(COE, 2008)

Segundo Monteiro et al. pés direitos mais altos favorecem o

Para cada ambiente, é estabelecido pela Norma ABNT NBR 8995-1

conforto térmico, uma vez que o ar mais quente e denso tende a

(Iluminação de ambientes de trabalhos parte 1), valores adequados

subir e se afastar da área útil do ambiente, ainda criam maior

para o desempenho de cada função. Todo caso, em locais de

circulação do ar colaborando para renovação do mesmo.

trabalho contínuo, por exemplo, a iluminância mantida não pode

(MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015)

ser inferior a 200 lux. (ABNT NBR 8995-1, 2013). Essas

O Código de obras é responsável por estabelecer regulamentações

especificações auxiliam o profissional arquiteto a projetar edifícios

utilizadas

pela

que sejam aptos a boas condições de utilização. O intuito seria

edifícios.

maximizar o aproveitamento da iluminação natural, fazendo com

aproximadamente 52% das capitais brasileiras, a questão da

que o uso da artificial seja minimizado. Porém o que ocorre

profundidade do ambiente para promover boa qualidade de

atualmente é que em algumas concepções de espaços, a iluminação

iluminação natural é tratada como um valor variável entre a largura

artificial não tem sido empregada como maneira complementar,

promover

administração

diretrizes, municipal

que

são

para

também fiscalizar

desconsiderando, portanto, o potencial da iluminação natural no

Iluminação adiciona

2000 - 3000 -

Tarefas visuais exatas e

partido do projeto.

para tarefas visuais

5000

prolongadas, eletrônica de

difíceis

tamanho pequeno.

Conforme NBR 5413 (1992) são estabelecidos os valores

5000 - 7500 -

Tarefas visuais muito exatas,

recomendados para iluminação mínima necessária para realização

10000

montagem de microeletrônica.

das tarefas em um ambiente. (Tabela 1.1)

10000 - 15000 -

Tarefas visuais muito especiais,

20000

cirurgia.

Classe

Iluminânica Lux

Tipo de atividade

A Iluminação geral

20 - 30 - 50

Áreas públicas com arredores

para áreas usadas interruptamente ou

escuros 50 - 75 - 100

com tarefas visuais simples

Orientação simples para permanência curta

100 - 150 - 200

200 - 300 - 500

Recintos não usados para trabalho

Tabela 1.1: Iluminância recomendada pela Norma NBR 5413 por classe de tarefas visuais Fonte: NBR 5413, 1992

Nabil e Mardaljevic (2006) propõem que abaixo de 100 lux a iluminação é insuficiente, de 100 a 500lux são suficientes com possibilidade de iluminação artificial complementar, entre os

contínuo, depósitos.

valores de 500 a 2000 lux, são insuficientes e acima de 2000 lux são

Tarefas com requisitos visuais

excedentes (NABIL; MARDALJEVIC, 2006)

limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios.

Segundo os estudos de Gonçalves et al. (2015) sobre os Canyos na

Tarefas com requisitos visuais

cidade de São Paulo, foi constatado que o indicado deveria ser

para área de

normais, trabalho médio de

manter as janelas com as dimensões suficientes para a iluminação

trabalho

maquinaria, escritórios.

natural e evitar a entrada excessiva de radiação solar difusa devido

1000 - 1500 -

Tarefas com requisitos especiais,

a grandes vãos sem proteções solares. Em sua pesquisa ele ainda

2000

gravação manual, inspeção,

Iluminação geral

500 - 750 - 1000

indústria de roupas.

constatou que as paredes paralelas oferecem condições mais 36

favoráveis para a iluminação natural do que em ambientes com

1.3 VIDROS E ENVOLTÓRIAS

recortes. (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA, 2015) A proteção solar em edificações apresenta relevância para o Técnicas que otimizam o edifício vêm ganhando visibilidade ao longo dos anos devido sua importância. A arquitetura bioclimática é um exemplo disso, pois leva em consideração técnicas passivas e condicionantes ambientais como meio de ampliar a eficiência da edificação.

controle de calor incidente no ambiente interno, e quando bem empregada, não apresenta prejuízo da qualidade e quantidade de iluminação natural necessária para desenvolver as atividades internas. Alguns tipos de proteção são: vidros especiais, persianas, brise soleil etc. Com relação ao vidro, sua utilização na construção

A orientação do edifício de maneira adequada interfere no

civil é aplicada em diversos elementos, sendo eles, esquadrias,

consumo de energia, assim como a distribuição interna do layout. O

fachadas de edifícios, escadas, pisos, utensílios decorativos, etc.

projeto deve tirar proveito das posições mais privilegiadas em relação ao sol, podendo tornar-se um partido para definição dos ambientes internos, aberturas, proteções, implantação, layout, inclusão de placas fotovoltaicas etc. Ao analisar quais as soluções de projeto que podem colaborar com melhores performances do edifício, uma série de itens pode ser listada dentre elas: materiais construtivos, revestimentos aplicados, protetores solares, entre outros.

Devido ao aperfeiçoamento tecnológico e a diversidade da oferta do produto, seu emprego em edificações tem sido aplicado em grande escala e contribuiu para maior liberdade nos projetos de arquitetura. Dessa maneira, tornaram-se possíveis edifícios mais complexos e que representem maior eficiência atrelada à estética. Porém o uso excessivo de vidros na envoltória resulta em alguns problemas, ocasionados devido às grandes aberturas, como ruídos externos, excesso de ofuscamento e incidência dos raios solares acarretando em superaquecimento. (MASCARÓ, 1991). Além disso, falta de privacidade, dificuldade na distribuição do layout no 37

interior dos ambientes e altos níveis de iluminação que prejudicam

Interiors) processo no qual ocorre o equilíbrio entre o excesso de

o uso de computadores devido ao ofuscamento, causando fadiga e

ofuscamento pela grande incidência de iluminação natural próximo

desconforto aos ocupantes. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009)

às aberturas e necessidade de iluminação artificial à medida que se

A “iluminação natural de alto desempenho se refere à capacidade

distancia das aberturas. (GONÇALVES, BAKER, 2015)

técnica de equilibrar a utilidade da iluminação natural para realizar

Com o passar dos anos a indústria vidreira foi se desenvolvendo e

certa tarefa, com as vantagens da comunicação visual com o

criando novas tecnologias e possibilidades para utilização deste

exterior e sem o impacto do superaquecimento e do ofuscamento.

material na construção civil. A figura 1.2 demonstra a linha do

Isso é alcançado por meio de soluções de projeto como as bandejas

tempo dos tipos de vidros. Podemos observar quão recente é o

precisamente

desenvolvimento de vidros que apresentam melhor desempenho e

dimensionados, que melhoram a distribuição da luz natural no

variabilidade devido à aplicada da tecnologia. É um material que

ambiente. ” (GONÇALVES; BAKER, 2015)

oferece

Foram criadas também, estratégias como a iluminação suplementar

intempéries.

luz

e os

elementos de

sombreamento

transparência,

estanqueidade

proteção

contra

permanente (PSALLI, Permanent Supplementary Artificial Lighting in

Figura 1.2: Linha do tempo sobre produção de vidros Fonte: Adaptado por LEONE, 2017 de OLIVEIRA, 2016 38

Quando os raios solares atingem a superfície do edifício, parte da

expresso em um valor que varia de 0 a 1 ou 0 a 100%. (Como fator

radiação incidente é refletida, outra absorvida pelo vidro e outra é

de grandeza, um vidro incolor de 4mm apresenta um TL de 87%, em

transmitida ao interior do ambiente, conforme ilustração da figura

contrapartida um vidro de controle solar pode atingir valores de TL

1.3. A radiação solar resulta em luz e calor. (OLIVEIRA, 2016)

menor do que 10%, significa dizer que menos de 10% da luz passa pelo vidro). (OLIVEIRA, 2016). A figura 1.4 demonstra esquematicamente o comportamento da energia proveniente da radiação incidente no vidro de controle solar, na qual parte é absorvida, refletida, re-emitida e incidente diretamente ao ambiente interno.

Figura 1.3: Efeito da radiação solar no vidro Fonte: OLIVEIRA, 2016

O desempenho do vidro representa o equilíbrio entre os valores de transmissão luminosa (TL) e o fator solar (FS). (VIDRO IMPRESSO, 2015) A transmissão luminosa é a quantidade de energia luminosa que passa pelo vidro e o fator solar corresponde à quantidade de energia que passa diretamente mais uma parcela de energia que é re-irradiada para dentro do edifício. Quanto maior o fator solar, maior a entrada de energia através do vidro. Normalmente é

Figura 1.4: Vidro de controle solar Fonte: OLIVEIRA, 2016 39

sem grandes prejuízos da luz natural útil. ” (GONÇALVES; BAKER, Em climas quentes na qual há a necessidade de aquecimento no

2015)

inverno e resfriamento no verão, o menor fator solar deve ser

Em edificações contemporâneas pode-se observar a utilização de

privilegiado, enquanto que o TL é importante para não resultar em

fachadas dinâmicas, na qual os elementos das fachadas são

ambientes claros com ofuscamento. (OLIVEIRA, 2016)

modificados de acordo com as mudanças climáticas e necessidades

Quando o vidro absorve energia ele aquece e se deforma. A

do ambiente. Essa tecnologia engloba tanto os vidros como

condição ideal deveria apresentar transmitância de luz 100% e fator

protetores solares da edificação. Os vidros como revestimento de

solar 0%, porém, essa situação é inexistente uma vez que quando

fachadas

se passa luz, de alguma maneira há também calor. Na utopia

proporcionando integração entre o meio interno e externo através

humana, essa situação representaria um material o mais

da visibilidade. Existem vários tipos de vidros, e podem ser

transparente possível que não permitisse a entrada de calor.

garantem

aproveitamento

luminosidade,

denominados em:

Portanto, quanto mais o vidro se aproximar dessa realidade, melhor

Acidado – Vidros trabalhados de acordo com a aplicação de ácidos

ele será. (OLIVEIRA, 2016)

sobre o material.

Em climas quentes a maior preocupação é o fator solar, se

Aramado – Conhecido também como um vidro de segurança,

comparado à transmitância térmica (fator U), a carga térmica é

possui uma malha de aço internamente, que em caso de quebra,

muito maior por radiação do que por condução. No Brasil temos

evita o atravessamento. O ônus desse material é a oxidação da

abundância de luz, e de infravermelho. (OLIVEIRA, 2016)

placa de aço no seu interior. (OLIVEIRA, 2016)

“Vidros absorventes que reduzem a transmissão da parte invisível

Anti-Arrombamento – O propósito desse material é que com a

do spectrum exercem um efeito de redução dos ganhos solares,

quebra, o vão permaneça fechado, impedindo que a pessoa 40

atravesse para o outro lado. Não são robustos, mas contém

Curvo – A conformação do vidro, é realizada de acordo com o

películas de PVB.

aumento da temperatura da superfície. (OLIVEIRA, 2016)

Anti-reflexivo – Recebe em sua composição uma película que

Duplo insulado - Entre um vidro e outro, tem-se o espaçamento de

suaviza os reflexos de luz.

ar ou gás que dificulta a transmitância térmica entre uma superfície

Autolimpante – Processo no qual os raios solares desencadeiam a

do material e outra (valor U). Oferece ganhos em acústica, contribui

decomposição das sujeiras orgânicas presentes na superfície do

quanto ao isolamento térmico em até cinco vezes mais do que um

vidro, reduzindo sua aderência. (OLIVEIRA, 2016)

vidro convencional e diminui em até 30% o fator solar, sendo

Coloridos (fator solar) – Aumenta o grau de absorção solar devido aos óxidos metálicos coloridos, garantindo níveis de absorção de radiação solar maior e diminui uma porção da radiação solar

possível integrar persianas internas entre os vidros, podendo ser reguláveis, automatizadas ou manuais. (OLIVEIRA, 2016) podendo ser incorporadas ao caixilho com dois vidros para controle de ruído. (FROTA, 2004)

transmitida. (OLIVEIRA, 2016) Controle solar - O vidro denominado de proteção solar desempenha a função de atingir índices satisfatórios de conforto no

Espelho – Vidro com alto índice de reflexão de lux devido a camada de prata presente em sua composição.

ambiente, e colabora com a eficiência energética da edificação. O

Float ou comum - Representam um tipo de produção de vidro e

controle solar é proveniente da aplicação de partículas de metais

que servem como base para a produção de outros vidros.

em escala nanométrica, que revestem o vidro e o torna capaz de

(OLIVEIRA, 2016)

filtrar a radiação solar, visando a máxima transmissão de luz e

Fotovoltaico - É constituído por lâminas de células fotovoltaicas,

mínima radiação. O teor de metalização é o item responsável pela

permitindo a absorção da radiação solar e conversão da energia em

maior passagem de luz ou calor. (VIDRO IMPRESSO, 2014)

eletricidade. 41

Impresso – Produzido num processo diferente do vidro float. O

Vidros coloridos e refletidos também são utilizados com finalidade

material passa por uma calandra ao sair do forno, resultando em

de redução dos problemas causados pelo ofuscamento devido à

um design ao vidro. (OLIVEIRA, 2016)

diminuição da transmitância luminosa de até 25%. Porém nota-se o

Inteligente/ dimerizável/ Polarizado ou Cristal líquido - Também

escurecimento dos ambientes internos, e grande parte das ondas

chamado como Smart Glass controla a passagem de luz, brilho e

de calor continuam a passar, além disso, há efeitos negativos para o

calor. Seu funcionamento se dá através de uma corrente elétrica na

entorno devido à reflexão da radiação direta. (GONÇALVES; BAKER,

qual os polímeros dispersos se alinham de maneira uniforme,

2015)

permitindo assim a passagem da luz, ou quando dispersos,

Película climatizada – Aplicada na superfície do vidro (interna ou

impedem a passagem da mesma. (VIDRO IMPRESSO, 2014)

externamente) com a finalidade de filtrar os raios UV e bloquear

Jateado – Desenvolvido de maneira que areia ou pós-abrasivos

raios infravermelhos. (VIDRO IMPRESSO, 2015)

formam desenhos no vidro.

Resistente à bala – São vidros dimensionados a resistir a calibres de

Laminado – Composto por duas ou mais chapas de vidro, com

armas de fogo. (OLIVEIRA, 2016)

placas que os separam, sendo elas PVB (polividrobutiral), EVA, ou

Serigrafado - Processo de pintura no vidro a quente, com esmalte

resina de cura acética e catalítica. Em caso de quebra, os cacos

cerâmico a base de quartzo de sílica com pigmento que se funde na

ficam presos ao plástico (por exemplo, o PVB).

superfície do vidro através de um forno de têmpera. (OLIVEIRA,

Metalizado (Refletivo) – Podem ser produzidos através de dois

2016)

métodos de produção: Camada off-line ou on-line/ pirolítico.

Temperado – Vidro float submetido a um forno de têmpera. Esse

Consiste na aplicação de uma camada metalizada (diferentes metais

processo aumenta a resistência mecânica interna do material,

ou óxidos metálicos) no vidro. (OLIVEIRA, 2016)

sendo até cinco vezes superior se comparado a um vidro comum. 42

Ao quebra-lo, é rompido em pequenos pedaços. Tem por finalidade

A norma que estabelece a aplicação para cada tipo de vidro ou

manter a cor original do vidro e bloquear os raios ultravioletas e

mesmo a necessidade de combinação entre tipos de vidros e

infravermelhos. A adoção desse elemento em edificações já

películas é a NBR 7199. (VIDRO IMPRESSO, 2014)

construídas, se dá com grande ênfase devido aos custos mais baixos

A utilização de fachadas exclusivamente de vidros, podem não

se comparados a outros meios, resultando em menor investimento

resultar em uma boa opção, devido ao efeito estufa causado pelas

e intervenção. (VIDRO IMPRESSO, 2014)

radiações solares que atravessam o vidro e aquecem os objetos do

A importância da redução de calor advindo da radiação solar está

ambiente interno, que por sua vez, também irradiam calor. Desta

na busca em melhorar o conforto, reduzir o consumo de energia

maneira a temperatura interna tende a aumentar. (MASCARÓ,

elétrica com ar-condicionado, resultando em menores gastos

1983)

financeiros e menor emissão de CO2, reduzir a perda de energia

Mascaró (1991) cita estudos1 no qual comprova que “edifícios-torre

durante o inverno e aumentar a sensibilidade luminosa. (OLIVEIRA,

de fachadas envidraçadas e não protegidas da radiação solar (e,

2016)

consequentemente,

A escolha do tipo de vidro para o projeto deve adequar-se às

consumir, em média, durante sua vida útil, 23 vezes mais energia

necessidades particulares de cada situação, levando em conta

que a necessária para sua produção. Em pouco mais de dois anos

estética, dimensões do material a ser aplicado e a luminosidade

de uso, este tipo de edifício consome uma quantidade de energia

pretendida. A importância em fazer escolhas assertivas com relação

equivalente àquela gasta na sua construção; enquanto para prédios

à proteção solar do edifício está em alcançar conforto luminoso,

de escritórios com fachadas protegidas o tempo é de dez anos. ”

climatizados

artificialmente)

chegam

aquecimento adequado do ambiente e redução do consumo de energia. 1

Estudo realizado por MACARÓ J. Consumo de energia e construção de edifícios. São Paulo, SECOVI, 1980 43

(MASCARÓ, 1991, p. 113). Além disso, a insolação é a principal

apresentadas no quadro 1.1. As referências das imagens e

causa de desconforto térmico em edificações. (LABCON, 2009 a)

informações correspondentes às obras estão disponíveis no

Foi feito um levantamento a respeito das soluções inovadoras

Capítulo 1 item 1.6 Fontes referentes aos quadros.

abordando o uso de vidros na construção civil. Essas soluções são Obra

Sede Hanwha

La Defense

Beijing Greenland Center

École polyvalente + Haltegarderie

GreenPix

Arquiteto

Un Studio

UN Studio

SOM

Brenac+Gonzalez

Local/Ano

Almere, Holanda Países Baixos/ 2004 Escritório

Pequim, China/ 2016

Paris, França/ 2011

Uso

Seul, Coréia do Sul/ 2013 Não informado

Educacional

Status Imagem

Construído a

Construído b

Comercial, Escritórios e residencial. Projeto c

Construído d

Simone Giostra & Partners Beijing, China/ 20052008 Complexo de entretenimento Projeto e

Obra Arquiteto

Wanda Reign Hotel Make Architects

United States Courthouse SOM

Local/Ano

Wuhan, China/ 2013

HelioTrace ABI, SOM, e Grupo Permasteelisa -

Não informado IWU e Dep. Têxtil e Design de Superfície. Berlim/2017

Uso

Hotel

Los Angeles, Califórnia/ 2016 Tribunal

POLA Ginza Building SOM, Nikken Sekkei + Yasuda Atelier Tokyo, Japan/ 2009 Showroom Fabricante de

Edificações no geral

Edificações no geral 44

Status Imagem

Construído f

Em construção g

cosméticos Construído h

Projeto i

Projeto j

Quadro 1.1: Estratégias de projetos visando maior eficiência em envoltórias de vidro em busca de conforto Fonte: Elaborado por LEONE, 2017

A Sede Hanwha projetada pelo Un Studio, contém uma envoltória

teve o objetivo de melhorar o desempenho térmico do edifício e

de alta performance que se transforma com as mudanças da

obter redução do ganho de calor solar uma vez que as saliências

luminosidade, tornando-se opaca, translúcida ou transparente a

sombreiam as demais áreas. Segundo o escritório, a solução quanto

partir da observação por diferentes ângulos e pontos de vista.

à forma da fachada obtém melhores resultados se comparada com

La Defense, edifício também projetado pelo UN Studio possui o

o desempenho de uma fachada de vidro totalmente plana.

vidro integrado ao papel de alumínio multicolorido que, ao captar a

luz ao longo do dia, produz alternância de cores nas fachadas.

Brenac+Gonzalez utiliza vidro serigrafado translúcido com formatos

A fachada do Beijing Greenland Center do escritório Skidmore,

em círculos transparentes. A superfície translúcida funciona de

Owings, and Merrill (SOM) possui vidro trapezoidal. Essa estratégia

modo a filtrar a luz solar.

obra

École

polyvalente

Halte-garderie

escritório

O projeto GreenPix de Simone Giostra & Partners possui fachada

dispositivos de iluminação LED que fornecem várias cores à

em LED, que capta a luz solar durante o dia e ilumina o edifício no

fachada.

período da noite. Contém ainda, um sistema fotovoltaico integrado

O projeto HelioTrace desenvolvido por uma Joint venture entre a

em uma parede da cortina de vidro.

Adaptive Building Initiative (ABI), com Skidmore, Owings, and

No projeto Wanda Reign Hotel autoria de Make Architects, foram

Merrill (SOM), e o Grupo Permasteelisa desenvolveu um sistema de

utilizados vidros no qual cada módulo é composto por alumínio

fachada de cortina cinética responsivo.

altamente reflexivo e angular, tanto em planta como em corte, para

Os pesquisadores do Institute for Machine Tools and Forming

proteger os quartos do ganho solar.

Technology IWU em Dresden e do Departamento de Têxteis e

No projeto United States Courthouse do escritório Skidmore,

Design de Superfície em Weissensee School of Art, desenvolveram

Owings, and Merrill (SOM) foram utilizados painéis transparentes

um sistema de sombreamento passivo e automático no qual

na fachada voltada para o Norte e Sul com objetivo de maximizar a

delicadas flores de tecido se desdobram na fachada, quando

entrada da luz do dia, enquanto que os painéis opacos e

aquecidas pela luz solar, ajudando a manter edifícios de vidro em

semitransparentes localizados a leste e oeste minimizam o ganho

uma temperatura agradável. Espera-se que esteja comercialmente

de energia solar térmica. Segundo o escritório esta estratégia reduz

disponível em 2017.

as cargas térmicas em nove por cento.

Apenas o vidro como elemento de vedação da edificação é incapaz

A obra POLA Ginza Building desenvolvida pelos escritórios

de proporcionar um bom nível de controle ambiental sendo

Skidmore, Owings, and Merrill (SOM), juntamente com o escritório

necessário ser reforçado com camadas ou áreas de opacidade como

Nikken Sekkei + Yasuda Atelier possui painéis de policarbonato

estratégia para aumentar o desempenho térmico. (MOUSSAVI,

cinéticos instalados entre o vidro duplo, juntamente com os

2008) A pele dos edifícios tem adquirido maior complexidade à 46

medida que novas tecnologias digitais e mecânicas se incorporam em suas camadas. (KOLAREVIC, 2003) Estudo relevante a respeito da envoltória dos edifícios vem sendo desenvolvidos pela arquiteta e bióloga Doris Kim Sung, que trabalha com termo-bimetais, explorando a bioarquitetura, fazendo uma associação entre a envoltória do edifício e a pele humana. Estuda materiais inteligentes (lâminas formadas por metais) que dependendo da quantidade de calor que recebem através da radiação solar, se deformam, não necessitando de controle ou energia. (Figura 1.5) A pele humana é o órgão responsável por regular o calor no corpo, trabalhando de forma dinâmica e eficiente. Estas características correlacionam o interesse pela aproximação da pele do edifício à

Figura 1.5: Instalação Bloom de Doris Kim Sung Fonte: http://blog.ted.com/four-very-fresh-ideas-about-air-conditioning/

humana. A partir deste conceito foi criada a instalação “Bloom”, com aproximadamente 14 mil lâminas que reagem ao sol. A pesquisa tem a finalidade de se aplicar a fachadas dinâmicas de edifícios. (MAY, 2012)

1.4 PROTEÇÕES SOLARES

especiais, toldos, cortinas e persianas, elementos vazados e pérgolas.

No cenário internacional, apenas nas décadas de 1960 a 1980, a arquitetura comercial em cidades americanas e europeias não utilizavam

estratégias

sombreamento,

considerando-as

inconvenientes à imagem dos edifícios, que poderiam ser substituídas pelo uso de sistemas de ar condicionado. (GONÇALVES; BAKER, 2015) Os brises soleils ou quebra sol são dispositivos que desempenham a função de proteger o edifício dos raios solares, fazendo com que minimize ou impeça a entrada direta da radiação solar auxiliando quanto ao controle da incidência de luz solar, sombreiam os

“Mais do que uma simples adaptação ou apêndice às fachadas, ele é fruto de uma longa evolução dos sistemas de proteção contra uma radiação solar intensa, às vezes excessiva”. (FRETIN, 2009). Frequentemente são utilizados em envoltórias de vidro, mas podem também, serem utilizados em paredes e coberturas com a mesma finalidade de reduzir a incidência da radiação solar. (FROTA, 2004) Estudos com relação às possíveis variações de proteção são utilizados no processo de projeto para alcançar soluções alternativas com o objetivo de otimizar desenhos e execução. (BOLLINGER, GROHMANN, 2013)

espaços, resultando no controle de ganho de calor solar, melhorando as temperaturas internas do edifício. Podem apresentar diversos formatos e estarem dispostos em ângulos variados, sendo caracterizados como proteções horizontais, verticais e mistos (vertical e horizontal). E quanto suas características mecânicas, podem ser fixos ou móveis. Outras maneiras de proteção destacam-se, varanda, marquise, telas

Quando posicionado no ambiente externo, controla a radiação antes que ela alcance a envoltória do edifício. Visto que as trocas de energia mais intensas ocorrem antes da energia solar atingir o corpo do edifício. Já a proteção interna, representadas por persianas e cortinas, também desempenham a função do bloqueio dos raios solares diretos, porém nesse caso, o controle torna-se menos eficiente, pois a radiação já atravessou o vidro e alcançou o interior do ambiente. (FROTA, 2004) A adoção desses elementos 48

resulta em ambientes mais escuros e por consequência, maior

estreitas e envoltórias que pudessem colaborar com a iluminação.

necessidade de iluminação artificial. (GONÇALVES; BAKER, 2015)

Ao tratar-se de um edifício, a fachada não representa apenas uma

Portanto, ao analisar as estratégias de projeto para bloqueio dos

parte da arquitetura, mas uma interface com o meio externo e

raios solares e consequente massa térmica, as disposições de

dessa maneira integra a área interna e externa da edificação.

elementos de sombreamento externos ao edifício são mais

Na atualidade, com a inovação quanto à forma das edificações, as

eficientes se comparados à implementação de persianas internas

proteções passaram a ser incorporadas às soluções estéticas e

para a mesma finalidade. Enquanto o sombreamento externo é

acompanharam estratégias tecnológicas para desenvolvimento e

capaz de barrar a radiação solar, sua configuração pode não

aplicação do seu conceito. Nas zonas climáticas do Brasil,

prejudicar a iluminação natural, nem as vistas para o exterior, já os

elementos para proteção solar de sombreamento, desenhados de

mecanismos internos não possuem essa propriedade. (COTTA;

forma adequada, resultam em uma das estratégias mais

VIEIRA, 2015). Porém as diferentes possibilidades de composição do

importantes para o bom desempenho ambiental dos edifícios,

sombreamento externo apresentam resultados distintos com

quando comparado às possibilidades de redução da demanda

relação ao aproveitamento da iluminação natural, acesso ao sol,

energética. (GONÇALVES; BAKER, 2015)

comunicação visual, ventilação natural assim como no microclima

A escolha pela solução de proteção solar é aplicada conforme dados

criado no entorno imediato (GONÇALVES, BAKER 2015). Portanto,

da latitude, orientação das fachadas, entorno imediato que possa

esses fatores devem ser avaliados no processo de projeto.

obstruir a abóboda celeste ou causar sombreamento. Os materiais

Com a ocupação dos ambientes internos em edifícios para trabalho,

mais utilizados para os dispositivos são: placa de concreto armado,

a iluminação natural mostrou-se de grande importância e em busca

placas de concreto celular, chapa de aço, chapa de aço perfurada,

de aperfeiçoar as estratégias arquitetônicas, foram desenvolvidos

perfis de alumínio, podendo ser utilizadas telas, vidro, entre outros.

diferentes tipos de janelas, claraboias, pátios e plantas com formas

(FROTA, 2004) 49

As proteções são denominadas Fatores de Sombra. Sua eficiência é

ambiente e também deve ser estudado quanto ao seu aspecto

resultante do desenho geométrico, (altura solar cuja radiação deve

geométrico.

ser protegida pelo fator de sombra) e do fator de reflexão do

Alguns exemplos com utilização variada de tipos de proteção solar

material utilizado, (quantidade de luz que incide indiretamente por

podem ser vistos no quadro 1.2. O critério de escolha das obras

reflexão por meio das superfícies do fator de sombra). (MASCARÓ,

consistiu na multiplicidade das formas de exploração de um

1991).

determinado elemento na arquitetura. Os exemplos apresentam

Em aberturas que não contêm proteção solar, a luz natural

obras que se encaixam nos critérios determinados, não excluindo o

transmitida depende da transmissão do vidro e do ângulo de

fato de um mesmo projeto poder se adequar em mais de uma

incidência da luz. Porém o uso de componentes de proteção solar

posição. Nessa pesquisa, foram denominadas ‘solução de fachada’,

pode modificar a trajetória da luz natural, alterando a iluminação

as proteções solares que se integram à estética e concepção da

no interior do ambiente, devido aos múltiplos processos de

forma do edifício. Já as ‘proteções solares tecnológicas’ são aquelas

reflexões entre os elementos de controle solar. (BOGO; PEREIRA;

na qual a tecnologia está intrínseca à sua função.

CLARO, 2009). Uma alternativa de proteção horizontal é a prateleira de luz (light shelf), que distribui a iluminação no interior do

PROTEÇÃO HORIZONTAL Obra

Dynamic Tower

Galeria de Centro Tecnológico Leitat

Edifício Niemeyer

Edifício Aqua

Centro de Salud Mediterráneo Norte

Arquiteto

Pich Architects

Oscar Niemeyer

Studio Gang

Ferrer Arquitectos

Barcelona, Espanha/ 2015

Almería, Spain/ 2010

Centro de Tecnologia

Minas Gerais, Brasil/ 1954 Residencial

Chicago, EUA/2010

Uso

Guido Bondielli Architects Rússia - São Petersburgo/ 2005 Residencial

Saúde

Status Imagem

Projeto A

Projeto B

Construído C

Misto – Residencial, Hotel e Escritórios Construído D

Local/Ano

Construído E

Quadro 1.2: Proteção solar horizontal Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

O quebra-sol horizontal está presente no projeto Dynamic Tower,

resultando em uma fachada sombreada, em decorrência da

de autoria do escritório Guido Bondelli Architects; Galeria de Centro

geometria da proteção, cujos elementos também estão dispostos

Tecnológico Leitat, autoria de Pich Architects; Edifício Niemeyer, do

de maneira não uniforme.

Oscar Niemeyer; Edifício Aqua do Studio Gang e Centro de Saúde

O Edifício Niemeyer apresenta proteções contínuas, de mesma

Mediterrâneo Norte, de Ferrer Arquitectos.

espessura e comprimento em toda sua extensão e pavimentos.

É possível notar que a utilização de proteção horizontal em edifícios

Diferentemente do Edifício Aqua, que apesar de utilizar proteções

contemporâneos explora variações da composição, seja na

em todo o pavimento, possuem geometrias curvilíneas fixas

espessura das peças, na continuidade ou descontinuidade da forma,

diferentes entre si. Desta forma, há locais em que a luz solar

ou na largura das peças, inserindo muitas vezes, elementos

penetra mais facilmente nos ambientes internos e áreas mais

curvilíneos e trazendo ao projeto uma estética que não consiste

protegidas.

apenas na repetição de elementos no decorrer dos pavimentos,

O Centro de Saúde Mediterrâneo Norte apresenta proteções

quebrando a monotonia da repetição.

móveis com mesmas dimensões, mas criam dinamicidade na

As aplicações de proteções solares estão relacionadas à criatividade

fachada, pois com a manipulação dos mesmos, novas configurações

dos arquitetos, podendo resultar em diversas soluções. O projeto

estéticas são apresentadas.

Dynamic Tower explora esse elemento com laminas fixas de pouca

As proteções verticais são empregadas nos edifícios Burton Barr

espessura e espaçadas de forma variada. Não apresenta a

Central Library do escritório Bruder & Partner; Biblioteca e Centro

continuidade da geometria como costumavam ser explorados há

Cultural Nembro do Studio Archea; FRAC Centro de Arte

algum tempo atrás.

Contemporânea de Kengo Kuma; Edifício Charles David Keeling

A Galeria do Centro Tecnológico Leitat utiliza os elementos de

Apartments de Kieran Timberlake e Unites States Census Bureaus

proteção com larguras maiores se comparados a Dynamic Tower, 52

Headquarters do escritório HKS e Skidmore, Owings & Merril (SOM), conforme quadro 1.3.

PROTEÇÃO VERTICAL Obra

Burton Barr Central Library

Biblioteca e Centro Cultural Nembro

FRAC (Centro de Arte Contemporânea)

Charles David Keeling apartments

United States Census Bureau Headquarters

Arquiteto

Bruder+Partners

Studio Archea

Kengo Kuma

Kieran Timberlake

Local/Ano Uso

Phoenix, EUA/ 1995 Biblioteca

Bergamo, Itália/ 2002 Biblioteca

San Diego, EUA/ 2011 Residencial

Status Imagem

Construído A

Construído B

Marseille, França/2012 Museu, sala de conferências, habitação, escritórios e café Construído C

HKS Skidmore, Owings & Merrill Suitland, EUA/ 2007 Agência federal

Construído D

Projeto E

Quadro 1.3: Proteção solar vertical Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

A biblioteca Central Burton Barr contém proteções solares verticais

As proteções mistas, ou seja, com utilização simultânea de proteção

de tecido acrílico e revestidas com teflon na fachada Norte, para

horizontal e vertical podem ser vistas nas obras A’Beckett Tower de

proteção contra os raios solares. Sua geometria foge do padrão

Elenberg Fraser; Mokuzai Kaikan de Nikken Sekkei; Galeria de PMT

retilíneo, assemelhando-se ao desenho de sequências de triângulos,

de Mestura Arquitectes; Residência em Miami do Estúdio Gang e

com

Galeria de Torre Olmo do LEAP Laboratório. (Quadro 1.4)

instalação

intercalada

proporcionando

resultado

interessante na fachada. A Biblioteca e Centro Cultural Nembro utilizam-se da plasticidade móvel da proteção para fazer alusão aos livros da biblioteca, dispostos de maneira dispersa. O edifício FRAC Centro de Arte Contemporânea contém proteções solares móveis de painéis independentes, ou seja, cada uma das peças pode ser manuseada da maneira que for mais eficaz. O Edifício Charles David Keeling possui quebra-sol verticais com formato retilíneo em chapas perfuradas O Unites States Census Bureaus Headquarters faz uma composição com elementos de geometria curvilínea de pouca espessura, similares, porém diferentes entre si.

PROTEÇÃO MISTA Obra

A’Beckett Tower

Mokuzai Kaikan

Galeria de PMT

Residencial em Miami

Galeria de Torre Olmo

Arquiteto

Elenberg Fraser

Nikken Sekkei

Mestura Arquitectes

Studio Gang

Local/Ano

Shinkiba, Japão/2009

Barcelona, 2011

Miami, EUA/2014

Uso

Melbourne, Victoria Austrália/ 2010 Residencial

LEAP Laboratorio en Arquitectura Progresiva S. C. México/ 2015

Escritório

Residencial

Escritórios

Status

Construído

Projeto

Construído

Imagem

Quadro 1.4: Proteção solar mista Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

A Beckett Tower é composta por proteções solares fixas na parte

Dentre as proteções com elementos torcidos, estão: Tienda

superior e uma das laterais da abertura, com repetição em todos os

Departamental Altabrisa de Iñaki Echeverria; Office Building de

pavimentos, é explorada a composição de cores aplicadas na parte

Tago Architects; Tony´s organic House de Playze Architects;

interna dos elementos.

Addenbrookes Hospital MSCP cuja fachada foi idealizada pelo

Mokuzai Kaikan é um edifício de escritórios na qual as proteções

escritório James&Taylor e Policlínica St. de 3LHD Architects.

são resultado da saliência das lajes dos pisos, que formam molduras

(Quadro 1.5)

ao redor das aberturas explorando diferentes variações ao longo do edifício. Galeria de PMT contém proteções fixas na parte superior e nas duas laterais das aberturas, formando composições idênticas nos pavimentos. O edifício Residencial em Miami apresenta proteções em todas as janelas, porém com uma composição diferenciada, através de recortes que aumentam e diminuem a largura dos elementos. A Galeria de Torre Olmo contém uma pele de folhas de metal multiperfurada com formato triangular que funciona como uma tela e colabora no controle da incidência solar e consequentemente diminui o ganho de calor no interior dos ambientes. 56

TORCIDO Obra

Office Building

Tony's Organic House

Arquiteto

Tienda Departamental Altabrisa Iñaki Echeverria

Policlínica St.

Playze Architects

Addenbrookes Hospital MSCP Fachada – James&Taylor

Tago Architects

Local/Ano

Tabasco, México/2012

Istanbul, Turquia/ 2010

Shangai, China/ 2013

Cambridge, Reino Unido/

Split, Croácia / 2010

Uso

Escritório

Clínica

Construído

Showroom e Restaurante Construído

Hospital

Status

Loja de departamento Altabrisa Construído

Construído

Projeto

Imagem

3LHD Architects

Quadro 1.5: Proteção solar com geometria torcida Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

A Tienda Departamental Altabrisa apresenta proteção com

Instituto do Coração de Nikl & Partner; Golf’s Tower de

geometria torcida no sentido vertical em todas as orientações,

Hackenbroich Architekten; Café-Restaurant OPEN de De architekten

ocupando a área envidraçada edificação.

Cie e Apartaments Wilanowska Warsaw de JEMS Architekci.

A obra Office Building explora esteticamente a solução, uma vez

(Quadro 1.6)

que no topo do edifício, funciona como um revestimento externo da envoltória e à medida que se aproxima da base muda de posição, dando o aspecto de rotação. No edifício Tony´s organic House, o quebra sol em posição vertical, não apresenta configuração contínua, ele é independente em cada pavimento. Addenbrookes Hospital MSCP possui proteção horizontais fixa com geometria torcida, e explora as cores, que ficam visíveis na fachada. Policlínica St. apresenta rotações dos elementos apenas em alguns pontos da fachada, criando um desenho interessante e uma relação entre interior e exterior que pode ser alterada de acordo com a alteração entre abertura e fechamento dos elementos. As proteções que apresentam articulações resultando no modelo camarão são: Departamento de Física e Astronomia de Böge Lindner K2; Universidade de Potsdam Hospital das Crianças e 58

PROTEÇÃO CAMARÃO Obra

Arquiteto Local/Ano Uso Status Imagem

Departamento de Física e Astronomia Universidade de Potsdam Böge Lindner K2

Hospital das Crianças e Instituto do Coração

Golf’s Tower

Café-Restaurant OPEN

Kiefer Technic Showroom

Nikl & Partner

De architekten Cie

Potsdam, Alemanha/2008 Universidade Construído A

Innsbruck, Áustria, 2008

Hackenbroich Architekten Lima, Peru/2008

Ernst Giselbrecht + Partner Styria, Áustria/ 2007

Hospital Construído B

Residencial Construído C

Amsterdam, Holanda/ 2007 Bar e Restaurante Construído D

Escritório e exposição Construído E

Quadro 1.6: Proteção solar tipo camarão Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

A Universidade de Potsdam e edifício Golf’s Tower possuem

Hospital das Crianças e Instituto do Coração possui proteções com

proteções móveis que se abrem no sentido vertical.

aspectos

portas

camarões,

que

abrem

fecham

horizontalmente.

No Café-Restaurant OPEN os brises se movem de maneira dinâmica

As proteções com telas e elementos perfurados são vistas nas obras

e automatizada, resultando em efeitos interessantes na fachada.

do SECC & Hydro Arena Park de KKA; Gallery of Edogawa Garage

O edifício Kiefer Technic Showroom possui proteções solares

Club Renovation de Jun’ichi Ito Architect & Associates; De Cope de

articuláveis, que variam de posição conforme a trajetória solar, e

JHK Architecten, Waurn Ponds Library and Community Hub de

mantém uma relação intrínseca com a estética do edifício.

Whitefield McQueen Irwin Alsop e Museu San Telmo de Nieto Sobejano Arquitectos. (Quadro 1.7)

TELA/ PERFURADO Obra

SECC & Hydro Arena Park

Gallery of Edogawa Garage Club Renovation Jun’ichi Ito Architect & Associates Tóquio, Japão/ 2009

De Cope

Estacionamento

Armazém

Construído B

Estacionamento e escritórios Construído C

Arquiteto KKA Local/Ano Uso Status Imagem

JHK Architecten Utreh, Holanda/ 2008

Waurn Ponds Library and Community Hub Whitefield McQueen Irwin Alsop Victoria, Australia/ 2012

Museu San Telmo

Biblioteca

Nieto Sobejano Arquitectos San Sebastián, Espanha, 2011 Cultural, Museu

Construída D

Construído E

Quadro 1.7: Proteção solar em tela/ perfurado Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017 60

Os edifícios SECC & Hydro Arena Park e De Cope possuem painéis de revestimento perfurados de alumínio que desempenham a função de proteção das áreas internas do edifício. Na Gallery of Edogawa Garage Club Renovation os painéis são de aço e possuem alterações graduais na perfuração. No Waurn Ponds Library and Community Hub a superfície externa perfurada auxilia na absorção e bloqueio da radiação solar direta. O Museu San Telmo possui placas de alumínio fundido com perfurações de variados diâmetros na fachada resultando em uma situação interessante no interior da obra. As placas não possuem o mesmo padrão, possuem quantidades distintas de furos e disposições dos mesmos na fachada. Os elementos vazados, conhecidos também como cobogós estão presentes nas obras Cap Progrés Raval de BAAS Arquitectura; Módulo Bruxelas de Gui Mattos; Lantern Hotel de ZLG Design; Parque Eduardo Guinle de Lucio Costa e Hotel Qing Shui Wan de Nota Design International pte Ltd. (Quadro 1.8)

ELEMENTO VAZADO/COBOGÓ Obra

Cap Progrés Raval

Arquiteto

BAAS Arquitectura

Local/Ano

Badalona, Barcelona/ 2010

Uso Status a

Edifício Comercial Módulo Bruxelas Gui Mattos Arquitetura

Lantern Hotel

Parque Eduardo Guinle

Hotel Qing Shui Wan

ZLG design

Lucio Costa

Nota Design International pte Ltd

São Paulo/ 2012

Kuala Lampur, Maladia/ 2015 Hotel Construído c

Rio de Janeiro, Brasil/ 1948 Residencial Construído D

China/ 2010

Comercial Construído B

Hotel Projeto E

Quadro 1.8: Proteção solar com elemento vazado Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

Essa estratégia otimiza além da entrada de iluminação no

deste componente, ora em toda a fachada, como é o caso das obras

ambiente, a ventilação. Podendo resultar em desenhos bastante

Cap Progrés Raval e Módulo Bruxelas, como em partes da fachada,

variados. As obras selecionadas demonstram utilizações distintas

utilizando-o em algum ponto especifico como nas obras Lantern 62

Hotel, Parque Eduardo Guinle e Hotel Qing Shui Wan de Nota

intrinsecamente relacionado com a exploração estética do edifício,

Design International.

como solução da envoltória. Tornando-se, portanto, essencial

As obras identificadas como ‘soluções de fachada’ representam

quanto à forma, estética e desempenho da função. (Quadro 1.9)

soluções projetuais nas quais o elemento de proteção está SOLUÇÃO DE FACHADA Obra

Sede Central - Centro de Tecnologia Hispasat Herreros Arquitectos Madrid, Spain/ 2010

Seine Arche Nanterre X-TU Architects Nanterre, França/ 2012

Gallery of Messe Basel New Hall Herzog & de Meuron Basel, Suíça/ 2013

Biblioteca Nacional King Fahad Gerber Architekten

Escritório Construído A

Residencial Construído B

Centro de exposições Construído C

Biblioteca Construído D

Centro de Convenções Sipopo Tabanlioglu Architects Malabo, Guinea Equatorial/ 2011 Centro de convenções Construído E

Uso Status

Obra

Sir Duncan Rice Library

High-Rise Office Tower

Liverpool

Nozul Lusail Marina

Suites Avenue Hotel

Arquiteto

Schmidt Hammer Lassen Architects

Ateliers Jean Nouvel

Rojkind Arquitectos

SOM/2015

Toyo Ito

Local/Ano

Aberdeen, UK/ 2012

Qatar/ 2011

Distrito Federal, México/ 2010

Doha, Qatar

Barcelona, Espanha/ 2009

Arquiteto Local/Ano

Riad, Arábia Saudita/ 2014

Uso

Biblioteca

Escritórios

Loja de departamento

Status

Construído F

Construído G

Projeto h

Escritório, comércio e hotel Construído i

Hotel Constrído j

Quadro 1.9: Proteção solar como solução de fachada Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

Exemplos desta categoria são: a Sede Central Centro de Tecnologia

O projeto do Centro de Tecnologia Hispasat, contém uma segunda

Hispasat de Herreros Arquitectos; Seine Arche Nanterre de X-TU

pele com um padrão em chapa de alumínio cujo espaçamento entre

Architects; Gallery of Messe Basel New Hall de Herzog & de

cheios e vazios variam de acordo com a necessidade de maior ou

Meuron; Biblioteca Nacional King Fahad de Gerber Architekten;

menor quantidade de luz no ambiente interno e como maneira de

Centro de Convenções Sipopo de Tabanlioglu Architects; Sir Duncan

dissipar a energia da radiação.

Rice Library de Schmidt Hammer Lassen Architects; High-Rise Office

No complexo residencial Seine Arche Nanterre foi utilizado o

Tower de Ateliers Jean Nouvel; Liverpool de Rojkind Arquitetos;

sistema Shadowglass, na qual foi impresso no vidro cinco padrões

Nozul Lusail Marina do escritório Skidmore, Owings, and Merrill

de desenhos diferentes.

(SOM) e Suites Avenue Hotel de Toyo Ito. 64

Gallery of Messe Basel New Hall, apresenta uma solução de fachada

O edifício Liverpool possui uma fachada de camadas com padrão de

diferenciada, com elementos articulados modulares que segundo os

formatos hexagonais com tamanhos diferentes. A fachada contém

arquitetos do projeto, servem para regular a quantidade de luz

fibra de vidro, vidro, alumínio e aço.

natural.

Nozul Lusail Marina possui uma fachada com revestimento em fibra

Na Biblioteca Nacional King Fahad a fachada é composta por

de cobre que colabora na redução do ganho de calor. O projeto fez

material têxtil suportada por um sistema estrutural tensionado de

uso de simulações computacionais para radiação solar para

aço. Formando um desenho que remete a tradição árabe de

definição das aberturas nas placas, vinculado a sua localização na

estruturas de tendas e tem a função de proteção contra os raios

fachada.

solares. Ao mesmo tempo em que protege, parte da fachada

O Hotel Suites Avenue possui envoltória com formas ondulantes

transparente é deixada à mostra, permitindo o visual do interior ao

irregulares de chapa de ferro. Ao mesmo tempo em que permite

exterior e vice-versa.

iluminação nas áreas vazadas, promove sombreamento e proteção

O Centro de Convenções Sipopo apresenta uma malha metálica do

nas áreas que contém o revestimento.

lado externo do edifício que se comporta como protetor solar.

Quanto às proteções mecanizadas alguns exemplos são: South

Sir Duncan Rice Library, contém na envoltória um padrão irregular

Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI) de

opaco que minimiza a área envidraçada do edifício.

Woods Bagot; Instituto do mundo Árabe de Jean Nouvel; Sede do

High-Rise Office Tower contém fachada dupla, cuja pele externa

Conselho de Investimentos de Aedas; Q1 ThyssenKrupp Quartier

possui elementos de alumínio de escalas variadas e desempenha a

Essen de JSWD Architetken; Kolding Campus da Universidade do Sul

função de proteger a fachada do edifício da radiação solar direta.

da Dinamarca de Henning Iarsen; Barcelona Media-Tic de Enric Ruiz Geli Arquiteto; Museu do Amanhã de Santiago Calatrava; Hazzan 65

Bin Zayed Stadium de Pattern Design; Sede do Barclays de Manuelle

Gautrand e EXPO Pavilhão do escritório SOMA. (Quadro 1.10)

MECANIZADO/ RESPONSIVO Obra

South Australian Health and medical research institute (SAHMRI)

Instituto do mundo Árabe

Sede do Conselho de Investimentos

Q1 ThyssenKrupp Quartier Essen

Kolding Campus da Universidade do Sul da Dinamarca

Arquiteto Local/Ano

Woods Bagot Adelaide, Austrália/ 2014 Centro de Saúde Construído A

Ateliers Jean Nouvel Paris, França/ 1987

Aedas Abu Dhabi, Emirados Árabes/ 2012 Escritórios Construído C

JSWD Architetken Essen, Alemanha/2010

Henning larsen Dinamarca/ 2014

Escritórios Construído D

Universidade Construído E

Obra

Barcelona Media-ICT

Museu do Amanhã

Sede do Barclays

EXPO Pavilhão

Arquiteto

Santiago Calatrava

Manuelle Gautrand

SOMA

Local/Ano

Enric Ruiz Geli Arquiteto Barcelona/ 2010

Hazzan Bin Zayed Stadium Pattern Design

Rio de Janeiro/ 2015

Emirados Árabes/ 2014

Paris, França/ 2012

Uso Status

Mediateca Construído

Museu Construído

Estádio Construído

Escritório Construído

Yeosu, Coreia do Sul/ 2012 Pavilhão Construído

Uso Status

Centro Cultural Construído B

Quadro 1.10: Proteção solar mecanizada Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

As proteções mecanizadas são aquelas na qual o elemento de

A fachada do Instituto do mundo Árabe possui 240 painéis

proteção se adequam às necessidades dos ambientes de forma

quadrados com diafragmas mecânicos que são conectados a

automática, alterando sua configuração com a intenção de filtrar os

sensores fotossensíveis, que controlam a abertura e fechamento

raios indesejados do sol buscando um ambiente mais confortável.

das peças de acordo com a disponibilidade de iluminação.

A utilização de fachadas com proteções dinâmicas pode ser

Sede do Conselho de Investimentos é composto por componentes

utilizada em muitos contextos e edificações de usos distintos,

móveis chamados de “Mashrabuia”, revestidos por fibra de vidro,

podendo ser, residências, comércios, serviços ou corporativos.

que se abrem e fecham, movimentando-se de acordo com o

South Australian Health and Medical Research Institute possui

posicionamento do sol. Quando acionados bloqueiam os raios

elementos em formato triangular que se adaptam e alteram sua

solares. Além disso, a forma da torre otimiza o sombreamento,

posição de acordo com a posição do sol.

resultando em um sistema inteligente controlado por computador. 67

Q1 ThyssenKrupp Quartier Essen possui proteção móvel, na qual

camada de mármore sobre o vidro duplo, que tem por finalidade

seus componentes se abrem (impedindo a passagem da radiação)

filtrar os raios solares.

ou se fecham (tornando visível a área transparente do vidro).

O EXPO Pavilhão possui uma envoltória dinâmica, na qual brises

O projeto Kolding Campus da Universidade do Sul da Dinamarca

verticais se abrem assemelhando-se a uma torção, desempenhando

possui uma fachada com elementos em formato triangular de aço

a função de controlar a incidência de luz.

perfurado que se movimentam de acordo com as alterações do

Vale ressaltar que apesar da variedade de possibilidades de

movimento do sol. Essa movimentação dinâmica é realizada através

exploração da forma das proteções solares, há maneiras de otimizar

de sensores que medem os níveis de calor e luz com regulagem do

seus desenhos, seja através de estudos com a carta solar e a

posicionamento das persianas através de um motor.

utilização da geometria solar, ou através de simulações

Barcelona Media-ICT possui revestimento plástico de bolhas

computacionais. É possível utilizar racionalmente esses elementos

infláveis que atuam como revestimento móvel e ajudam a filtrar a

sem perder o interesse plástico como forma de composição das

luz que entra no edifício. A pele de Etileno Tetraflour Etileno (ETFE)

fachadas do edifício.

possui características pneumáticas na qual através de sensores faz

Fica evidente através da compilação dessa variedade de exemplos,

com que ocorra a inflação e deflação de acordo com a quantidade

que a repetição, apesar de muito utilizada, não tem sido

de energia solar disponível. No Museu do Amanhã, o telhado se

permanente nas obras mais atuais. A arquitetura contemporânea

movimenta de forma dinâmica a fim de proteger o edifício dos raios

tende a colaborar novamente com o uso da racionalização das

solares.

tomadas de decisões, priorizando as necessidades, e explorando

Hazzan Bin Zayed Stadium possui uma envoltória com painéis de

criatividade

tecido. Na Sede do Barclays, a fachada possui painéis com uma

combinações.

uma

gama

enorme

possibilidades

1.5 ENERGIA E CONSUMO ENERGÉTICO

Porém devido à crise energética, na década 1970, pressões econômicas e ambientais, colaboraram para o retorno da

A arquitetura relacionada às boas condições ambientais tem um papel muito mais profundo no que diz respeito à eficiência energética do que apenas a redução kWh/m² ou níveis de

preocupação com relação à ventilação natural em edifícios, na busca por ambientes internos de maior qualidade. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015)

iluminação e climatização preestabelecidos em normatizações. A partir da década de 1970, com a escassez de fontes de energia Nos anos 1950, a utilização de lâmpadas fluorescentes e fornecimento de energia elétrica baratos, possibilitaram plantas mais profundas. Porém as características das grandes cidades nas décadas de 1960 e 1970, representadas pela baixa qualidade urbana e cidades barulhentas e poluentes, serviram como uma premissa

para

disseminação

edifícios

fechados,

consequentemente, dependentes da instalação em larga escala de equipamentos de condicionamento artificial de ar e ventilação mecânica. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015). Essas condições quanto à

convencionais (combustíveis fósseis, como carvão, gás natural e óleo, assim como energia nuclear), e o aumento do impacto ambiental devido à utilização de combustíveis à base de carbono, juntamente com o aumento da necessidade da demanda energética resultante do desenvolvimento econômico e urbano foram determinantes para ponderar as necessidades de rever os padrões urbanos. Com isso, medidas de redução do uso de energia em edifícios tornou-se fundamental em novas propostas de projeto. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015)

qualidade do ar e à acústica urbana, de fato, não colaboram para a ventilação natural, mesmo em situações na qual o clima seria satisfatório.

Os primeiros regulamentos visando questões de desempenho foram criados na Europa na década de 1970. (LAMBERTS et al., 2015)

Entre os anos 1960 aos 1980 as fachadas dos edifícios passaram cada vez mais a utilizar o vidro como material de revestimento.

No Brasil o Programa Nacional de Conservação de Energia (PROCEL), Centrais Elétricas de São Paulo, Campanha de 69

eletricidade de São Paulo (CESP), Agência para aplicação de energia

2015). E têm por finalidade colaborar em acelerar a busca por

entre outras, têm valorizado a utilização pelos recursos naturais

eficiência energética em edificações. (FRETIN, 2013). Possuem o

com a finalidade de diminuir o consumo de energia e melhorar o

papel de balizar, estabelecer critérios e parâmetros aos quais os

desempenho da edificação. (FROTA, 2004)

edifícios deverão, através do acúmulo de pontos, atingir metas a

O selo azul da caixa também é outro incentivo governamental à

fim de obter certificados que expressam que o edifício está dentro

sustentabilidade em edificações residenciais visando critérios de

dos critérios necessários de desempenho.

projeto, eficiência energética e conforto. (LAMBERTS et al., 2015)

Essa pesquisa não descarta a importância do uso de certificações

As medidas relacionadas à eficiência energética no Brasil tiveram

como balizador e incentivador de condutas que melhoram a

início em 1984 com o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE)

qualidade do edifício e colaborem para a redução do consumo

cuja contribuição caracteriza-se pelo fornecimento de informações

energético, porém não é foco deste trabalho analisar a eficiência da

a respeito do consumo energético de equipamentos disponíveis no

aplicação de certificados.

mercado. Em 1985 foi criado o Programa Nacional de Conservação

O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA),

de Energia Elétrica (PROCEL) pela Eletrobrás, cuja contribuição

desde a década de 1990, busca informar políticas públicas e

consistiu na formulação de leis e regulamentações com objetivo de

iniciativas

auxiliar o uso eficiente e combater o desperdício de energia.

socioeconômica associada a investimentos em prol de um melhor

Estima-se que em 2015 a economia de energia tenha sido de

desempenho ambiental do setor de edificações. (GOLÇALVES, 2015)

aproximadamente 11.680 bilhões de kWh (PROCEL, 2016).

Em 1991 foi criado o Programa Nacional para Uso Racional de

As regulamentações e certificações energéticas surgiram na década

Derivados do Petróleo e Gás Natural (CONPET) que atua em

de 1990 como uma maneira de redução do consumo energético e

promover uma cultura anti-desperdício do consumo de energia.

emissão de gases causadores do efeito estufa. (LAMBERTS et al.,

Com relação a equipamentos de consumo elétrico foi criado o

privadas

sobre

potencial

transformação

PROCEL, e para aparelhos a gás o selo CONPET. (LAMBERTS et al.,

Em 2008 foram estabelecidos índices mínimos de eficiência

2015)

energética para aquecedores de água a gás pela Portaria

Em 2000, com a crise energética foi criada a Lei 9.991/2000 que

Interministerial Nº 298. Em 2009 foi publicado o regulamento

determina a obrigatoriedade em investimento em pesquisas por

Técnico de qualidade para o nível de eficiência energética de

parte das empresas concessionárias, permissionárias e autorizadas

edifícios comerciais, de serviços e públicos (BRASIL, 2009). Em 2010,

do setor de energia elétrica. (EPE, 2014 a). A criação da Lei

a criação da Portaria Interministerial nº 1.007/2010 (MME, MCTI,

10.295/2001 (“Lei de Eficiência Energética”) em 2001 estabelece

MDIC) estabeleceu regulamentos para edificações residenciais

níveis máximos de consumo de energia, e níveis mínimos de

quanto

eficiência energética para equipamentos.

incandescentes, proibindo a comercialização dos produtos que não

A Eletrobrás desenvolveu no Brasil a avaliação de utensílios domésticos com a finalidade de orientar o consumidor com relação aos gastos energéticos de seus equipamentos elétricos. Por outro lado, criou o selo edifica em 2003 através do programa Procel

níveis

mínimos

consumo

para

lâmpadas

estiverem de acordo com os dados desta portaria. (EPE, 2014 a) (LAMBERTS et al., 2015) O Plano Nacional de Eficiência Energética (PNEE) de 2011 promove ações para que as metas sejam atingidas a longo prazo. (EPE, 2014a)

Edifica – Eficiência energética em edificações, como uma forma de

Nota-se na Figura 1.6 que a implantação de regulamentações

orientar projetos. (HERNANDEZ, 2015)

quanto à obrigatoriedade de investimentos em pesquisas,

Em 2006 a Portaria Interministerial Nº 132, estabeleceu índices mínimos de eficiência energética para lâmpadas fluorescentes. Em 2007 foi criado o Plano Nacional de Energia 2030 (PNE) que

padronização de equipamentos e informação ao consumidor é recente no Brasil, visto que tais diretrizes demonstram maior regularidade a partir dos anos 2000.

representa o primeiro documento oficial com metas a longo prazo para o país a fim de se obter menores gastos com energia. 71

Figura 1.6: Principais Políticas de Eficiência Energética no Brasil – 1984 a 2011 Fonte: Elaborado por LEONE, 2017 a partir de EPE, 2014 a.

Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2015 da

pesquisa realizada pela ABESCO, Green Building Council Brasil (GBC)

Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de

e Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação

Energia (ABESCO) o setor industrial, comercial, residencial, público

e Aquecimento (ABRAVA). (ABESCO, 2015)

e serviços representam 50% da eletricidade consumida no Brasil.

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2014), no setor comercial, no

(POTENCIA

fontes

Brasil o consumo de energia por condicionamento de ar representa

consumidoras, a iluminação e climatização das edificações segundo

47% do consumo de energia elétrica do país, em segundo lugar a

2015).

Destacam-se

como

maiores

iluminação artificial que representa 22%. Destacam que o ar condicionado vem ganhando visibilidade no consumo de energia e conforme o aumento de poder aquisitivo da população, este cenário tende a aumentar. (LAMBERTS, DUTRA, PEREIRA, 2014). Sendo que a dependência dos edifícios do condicionamento do ar vem acompanhada de altos níveis de emissão de CO2. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015). Em regiões de clima quente os custos com o uso de aparelhos de ar condicionado superam os gastos com energia elétrica. (PROCEL, 2007) Em edifícios comerciais nota-se, independente do contexto climático, a predominância dos sistemas ativos de refrigeração como característica dos ambientes de trabalho em todo o mundo. (GOLÇALVES, 2015) No Brasil, o consumo energético no setor de comércio e serviços praticamente não alterou desde a década de 1990, conforme mostra a Figura 1.7.

Figura 1.7: Consumo de energia por setor no Brasil 1990/2012. Fonte: Adaptado por LEONE, 2017 de EPE, 2014 a

No campo de arquitetura tornam-se cada vez mais importante, soluções projetuais que visam alcançar menor consumo de energia. A valorização de condições adequadas de conforto térmico, ventilação e iluminação natural, e iluminação artificial através de lâmpadas com menor consumo, aquecimento de água por meio da energia solar e o reaproveitamento de águas, são algumas das características que devem ser empregadas no projeto com o objetivo de contribuir para melhores resultados em eficiência. 73

O Brasil possui um valor expressivo de radiação solar podendo utilizar essa característica para exploração de energia. Porém ainda

Figura 1.8: Potencial Fotovoltaico/ Consumo Residencial no Brasil (Ano base 2013) Fonte: Adaptado pela LEONE, 2017 de EPE, 2014 b

não é utilizada em larga escala devido aos altos custos, se comparado ao poder aquisitivo da maioria da população. (EPE, 2014b)

Estima-se que com a implantação do PROCEL, em 2015 a economia em relação ao consumo total de energia elétrica no Brasil seja de 2,5 %, no qual apenas o setor residencial tenha economizado 8,9%.

Segundo o relatório da Empresa de pesquisa energética (2014), “Considerando todo o país, o potencial é 2,3 vezes maior que o consumo. ” O que demonstra que no Brasil há condições favoráveis para implantação de sistemas de captação de energia solar em grande escala. A figura 1.8 demonstra a relação entre o potencial fotovoltaico e o consumo de energia por Estado, que varia de 1,4 a 4 vezes.

(PROCEL, 2016). Contudo segundo dados do relatório do Procel de 2016, no período de 18 anos (1998 e 2015), houve redução de até 33% no consumo de equipamentos de ar condicionado do tipo janela devido ao desenvolvimento tecnológico. (PROCEL, 2016). Ao longo dos anos, o selo Procel tem contribuído para o aumento dos índices de eficiência energética de diversos equipamentos e redução do consumo de energia elétrica. (PROCEL, 2015) As questões que relacionam os impactos ambientais estão intrínsecas a todas as fases de projeto, mas possui maior intensidade no estudo preliminar, fase na qual o partido arquitetônico é concebido. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015). Resultados positivos de eficiência energética para a edificação são baseados na inter-relação entre sistemas de

engenharia e arquitetura no sentido de apresentarem um projeto

1.6 FONTES REFERENTES AOS QUADROS

integrado. QUADRO 1.1 ESTRATÉGIAS PARA MAIOR EFICIÊNCIA EM VIDROS

O edifício verde, assim denominado pela Agência Internacional de energia (EIA), é aquele que apresenta maior eficiência energética e menor consumo de água e materiais resultando em melhor qualidade do ambiente interno. (EIA, 2008) Conforme apontado no relatório do Programa Ambiental das Nações Unidas, The green economy report, são necessárias reduções muito mais significativas do consumo de energia das edificações no cenário global. (Unep, 2011). “A eficiência energética é, frequentemente, o indicador mais importante de desempenho ambiental da edificação, pelo fato de a energia representar grande parte dos custos de operação, por ter alto impacto no conforto térmico e visual dos ocupantes e pelo potencial de oferecer ao consumidor informações sobre os gastos com energia. ” KORDJAMSHIDI; KING (2009 apud LAMBERTS et al, 2015)

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Na atualidade a forma arquitetônica expandiu-se além da

CAPÍTULO 2 – TECNOLOGIA DIGITAL 2.1 TECNOLOGIA DIGITAL

No final do século XX, o projeto ganha novo alcance com o uso do computador. (SCHMID, 2005). Os softwares inicialmente foram utilizados para produção de navios e aeronaves, e posteriormente para a construção civil. Por volta da década de 1980, possibilitaram uma maior liberdade de criação de formas complexas. (VOLLERS, 2001) A arquitetura foi fundada nos princípios e ideologias dos sistemas cartesianos e euclidianos. Geometrias euclidianas utilizam-se de linhas, arcos, ângulos e intersecções sem direta relação com o meio espacial. Caracterizando-se por um sistema linear, contínuo e singular. Já o sistema cartesiano coloca a forma como uma função algébrica em pontos de coordenadas que são numerados no espaço. O Sistema euclidiano/ cartesiano é identificado como funções tridimensionais e espaços numerados. (SHELDEN, a 2011)

geometria euclidiana, tornando-se não euclidianas, fractal, processual e a paramétrica. (SHELDEN, a 2011) com a modelagem digital foi possível alcançar novas possibilidades. (KOLAREVIC, 2003) Portanto, a concepção de arquitetura sempre foi baseada na exploração da geometria, sob a forma de representação em desenhos com base na geometria descritiva. Já a arquitetura contemporânea contribui com a exploração de formas livres e, portanto, a geometria tem se tornado mais complexa e desafiadora. O design digital permitiu um novo nível de experimentação com relação às formas livres. (POTTMANN, 2010) O computador entra no final do século XX como uma ferramenta fundamental para lidar com a complexidade dos edifícios. Atualmente o projeto digital é baseado em fórmulas matemáticas. (SCHODEK et al., 2004). Podemos notar que há uma relação direta entre o desenvolvimento das ferramentas de representação de desenho e formas complexas em arquitetura. Com o avanço do desenho digital foi possível alcançar soluções que antes, eram obstáculos para representação de formas complexas.

Nos anos 80 surge a capacidade de modelar formas orgânicas, e

fruto de uma criação coletiva, em que uma série de pessoas e

com isso, as técnicas de modelagem de superfícies contínuas

agentes projetam e alimentam o banco de dados.

baseadas em polinômios de terceiro e quarto grau, mudam a

As tecnologias digitais muito têm colaborado para as práticas

concepção e geometria das formas. Alguns softwares fazem

arquitetônicas, muitas vezes viabilizando o meio de projetar,

representações de objetos que poderiam ser desenvolvidos através

através de formas e soluções almejadas pela equipe técnica, mas

de desenhos convencionais, na prancheta. Já outros não, e assim, a

também criam um desafio quanto à possibilidade de fabricação e

participação da tecnologia é maior no resultado do projeto, e o

construção. (KOLAREVIC, 2003)

computador passa a não ser apenas um meio de representação, mas também um parceiro no resultado do projeto. Até o início da década de 90, geometrias sofisticadas eram sinônimo da presença de paraboloides e hiperboloides. (PICON,

O meio de produção através do desenho assistido por computador (CAD) e a fabricação assistida por computador (CAM) apenas começaram a ter impacto em projetos e construções nos últimos anos, eles abriram novas oportunidades com relação às formas em

2010) O computador permitiu novas formas, algo que não poderia

arquitetura, viabilizando produções complexas que até pouco

ser feito no método tradicional. Da mesma maneira, o ofício do

tempo atrás eram difíceis tanto para projetar como execução.

arquiteto muda devido à capacidade de gerar famílias de formas e

(KOLAREVIC, 2003) (POTTMANN, 2010)

não uma forma única. A exploração de formas complexas conseguidas através da Mark Burry (2005) relata que o futuro da arquitetura passa por

modelagem digital baseada em Non-Uniform Rational B-Splines

scripts, que correspondem a codificação do conhecimento de uma

(NURBS) permitiu ampliar as possibilidades da geometria, que com

maneira abstrata e expressam o poder do conhecimento que as

a utilização de CAD ou CAM eram difíceis de conseguir. NURBS

pessoas têm, e que são passados para uma máquina, e não para

representam a capacidade de controlar as formas geométricas

outra pessoa. Nesse contexto, o projeto não é de uma pessoa, e sim

através da manipulação interativa de pontos de controle. Com o 79

alcance de novas geometrias, passou-se a buscar formas viáveis

desempenha um papel totalmente digital desde a concepção até a

economicamente para produção. (KOLAREVIC, 2003) As Splines e

fabricação, inclusive para geometrias complexas. A Geometria

NURBS foram desenvolvidas nos laboratórios da Citroen e Renault

Arquitetural tem fortes raízes em matemática aplicada, ciência

para definições matemáticas de curvas e superfícies nos anos de

computacional e engenharia. E a tendência em alcançar

1950. A partir da década de 1990 começaram a ser utilizados nos

complexidade geométrica estabelece uma relação direta ao

softwares CAD utilizados em arquitetura. (SCHEURER, 2010)

aprendizado de geometria na arquitetura. Os usos efetivos de

A indústria da construção é uma das últimas a absorver as novas

softwares geométricos para realizar desenhos paramétricos exigem

tecnologias, as primeiras a adotar novas ferramentas tecnológicas

maior conhecimento de geometria. (POTTMANN, 2010). Um

são o setor automobilístico, aeroespacial e naval. A arquitetura

exemplo disso é o uso da ferramenta computacional Computer

apropria-se de materiais, métodos e processos de outras indústrias

Aided Tridimensional Interactive Application (CATIA) que já estava

com o objetivo de incorporar à arquitetura aquilo que for

sendo utilizado há 20 anos quando o arquiteto Frank Gehry

necessário para gerar avanço e inovação no setor. (KOLAREVIC,

começou a utiliza-lo em projetos de arquitetura. (KOLAREVIC, 2003)

2003) (POTTMANN, 2010) Pesquisas oriundas das indústrias do automóvel e da aviação resultaram em estudos sobre matemática para aplicação em

2.2 MODELAGEM PARAMÉTRICA E ALGORITMOS APLICADOS AO PROJETO ARQUITETÔNICO

soluções algorítmicas. Essa aplicação à arquitetura é nomeada de “Geometria Arquitetural” (AG), que consiste no desenvolvimento de novas ferramentas para a criação de modelos digitais que atendam aspectos da forma, e já incorporam requisitos quanto à estrutura, materiais, construção... Devido a essas características,

O parametricismo tem surgido apenas nos últimos anos, devido ao desenvolvimento

sistemas

desenhos

paramétricos

avançados. Os mais recentes aperfeiçoamentos da ferramenta baseiam-se em sistemas paramétricos avançados e técnicas de 80

scripts. “Esse estilo está reivindicando hegemonia dentro da

de acordo com parâmetros e padrões. (SCHUMACHER a, 2010) A

arquitetura de vanguarda. Sucede o modernismo como uma nova

arquitetura contemporânea é caracterizada por apresentar

onda de inovação sistemática. ” (SCHUMACHER a, 2010)

predominância da heterogeneidade, diferenciação, singularidade e

Tem sido tão utilizado que atualmente está presente em inúmeros

individualidade.

seguimentos da arquitetura, desde projetos de interiores até planos

A modelagem paramétrica contribui para a exploração de

urbanísticos das cidades. Quanto maior a escala do projeto, maior

diferentes configurações geométricas devido à possibilidade de

sua complexidade programática. (SCHUMACHER a, 2010)

variações das dimensões, proporções e formas. Esse tipo de

A novidade na utilização das superfícies NURBS é a criação de

abordagem em arquitetura contribui com soluções inesperadas e

formas contínuas sem depender da álgebra, dessa maneira, não se

inovadoras obtidas com a manipulação e combinação dos

sabe a equação que está por trás da ferramenta, mas através desse

parâmetros criados. (FLORIO, 2009). A definição da geometria por

recurso torna-se possível criar superfícies inovadoras. Esse conceito

meio de parâmetros permite a criação de infinitas possibilidades de

carrega como característica atender o heterogêneo, devido a

formas, sendo elas, euclidianas e não euclidianas. (FLORIO, 2012)

sociedade caracterizar-se por apresentar interesses distintos e

Uma das grandes vantagens caracteriza-se pela viabilidade dessas

únicos. Nesse sentido, a arquitetura e o urbanismo vão de encontro

múltiplas formas e combinações já nas etapas iniciais de projeto.

a atender essa demanda da sociedade através de técnicas de

(BEAURECUEIL; LEE, 2015)

desenho paramétrico.

No desenho parametrizado “parte-se de uma base geométrica

É proposto, portanto, a identificação de um novo estilo, e não

virtual à qual se ligam todos os elementos isolados do desenho.

apenas de um conjunto de regras. O estilo paramétrico inspirou

Essa base é determinada por parâmetros a que se atribuem valores

novas ambições e valores na qual são explorados aspectos além da

variáveis. Conforme são dados esses valores, todas as partes

estética, devido à procura por gerar diferentes soluções que variam

conectadas da base geométrica são atualizadas automaticamente. ” 81

A utilização de softwares com esse conceito otimiza a produção,

“Computação paramétrica constrói ligações entre

uma vez que permitem a diminuição do tempo de projeto e

fatores como os ângulos da geometria solar e os

colabora para que um mesmo modelo possa resultar em várias

parâmetros formais que definem o edifício e seus

possibilidades de modificações e variações, tornando ágil a

componentes. Nesse sentido os ângulos solares podem

visualização dessas variáveis no desenho. A utilização da

ser usados para a geração da forma do edifício (...). O

modelagem paramétrica possibilita a redução do tempo de

mesmo pode ser aplicado ao projeto de componentes

execução das alterações mesmo em geometrias complexas.

de fachada e coberturas visando ao dimensionamento

(HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011)

de soluções mais localizadas e próximas da relação

Essa ferramenta garante maior autonomia dos arquitetos, pois

entre a abertura e o espaço interno. ” (BEAURECUEIL;

possibilita fazer alterações na proposta de projeto de maneira mais

LEE, 2015 p 314)

eficaz se comparado a outros softwares, sendo possível avaliar o

O diferencial da modelagem paramétrica está em podermos

melhor desempenho e auxilia no processo de concepção do

embutir informações quanto às intenções esperadas no campo do

projeto. O grande diferencial, portanto, é que com a modelagem

design, engenharia e fabricação de maneira independente da

paramétrica é possível alterar os parâmetros, testar configurações

geometria, e de acordo com as alterações no modelo, essas

diversas sem recomeçar do início.

intenções permanecem. Nesse sentido, os algoritmos contribuem

Podem ser explorados vários fatores, como por exemplo, o estudo

para a tectônica do modelo. (SHELDEN, b 2006)

da trajetória solar, como auxilio para desenvolvimento do projeto.

No que diz respeito às novas ferramentas computacionais, é visado

As medidas dos componentes de proteção solar podem ser

o desenvolvimento de softwares que satisfaçam requisitos quanto à

dimensionadas com relação a variáveis da geometria solar.

construção, materiais aplicados, tecnologia para fabricação e propriedades estruturais. (POTTMANN, 2010). Com isso, os projetos 82

gerados digitalmente carregam maiores informações através de

realizado através de restrições estabelecidas que impeçam com que

bancos de dados, garantindo maior controle sobre a construção.

as soluções alcançadas recaiam em padrões já estabelecidos,

(KOLAREVIC, 2003)

ultrapassados ou que precisam ser evitados. Esse processo é

Na atualidade a inserção da tecnologia digital na concepção do

chamado de heurística negativo. Por outro lado, podem ser criados

edifício significa a incorporação de banco de dados no modelo, que

e estabelecidos princípios orientadores que permitem com que o

são responsáveis por mudar significativamente a forma como a

trabalho siga uma direção em particular. Esses são chamados de

arquitetura é projetada e feita na contemporaneidade. Além disso,

heurísticas positivos. (SCHUMACHER a, 2010)

a mudança está no paradigma dos idênticos, pois atualmente

Esse modo de projetar só existe devido aos avanços da geometria

prevalece o interesse pela variabilidade.

computacional. Técnicas de scripting e modelagem paramétrica

Na arquitetura contemporânea o uso de tecnologias digitais

têm se tornado uma realidade generalizada a ponto que não ser

emprega uma série de dados e informações ao projeto

mais possível competir no meio da arquitetura contemporânea sem

transcendendo o mesmo de uma apresentação meramente visual.

dominar e aperfeiçoar tais procedimentos. (SCHUMACHER a, 2010)

Articulam-se aos projetos variáveis, ou seja, várias possibilidades.

Trabalhar com modelagem paramétrica é poder criar peças

Esse processo viabiliza que as equipes de profissionais possam

similares, porém diferentes entre si, sabendo que o que há de

realizar escolhas de maneira adequadas visando a melhor opção

comum entre as soluções viáveis, é o entendimento de como os

dentre as restrições estabelecidas. (KOLAREVIC, 2003)

elementos serão definidos geometricamente e com precisão dentro

As ferramentas como o parametricismo e scripts colaboram em

de um algoritmo. A maneira com a qual combinamos os parâmetros

acelerar, resolver e refinar permitindo formulações e execuções

na modelagem paramétrica pode induzir a imaginar um conjunto de

complexas entre sistemas e subsistemas de forma precisa. O

soluções na qual, possivelmente, o profissional não havia pensado

processo de estabelecimento de regras no modelo paramétrico é 83

anteriormente. Portanto, esse modo de trabalho favorece a

manusear uma série de desenhos. Porém a programação e

descoberta por formas inusitadas.

configuração das variações de um desenho requer conhecimentos

Algoritmos são compostos por conjuntos de regras e operações que

específicos, uma vez que essa possibilidade carrega como pré-

alcancem soluções para um problema estabelecido, são formados

requisito saber programar. (SCHEURER, 2010). Portanto, a

pela definição dos dados de entrada, ícones necessários que

necessidade de arquitetos por inovação formal e sistemas baseados

completam a operação e os dados de saída. Sua utilização em

em simulações exigiu dos profissionais novos processos que se

projetos de arquitetura permite uma postura investigativa e

estendem para além das capacidades da modelagem 3D e pacotes

exploratória

BIM. (MILLER, 2011)

processo

projeto,

possibilitando

reconfiguração e recombinação dos parâmetros com o objetivo de

Na elaboração de um algoritmo é possível configurar variações nos

gerar diferentes experimentos, a fim de obter diferentes soluções.

parâmetros com a intenção de gerar diferentes possibilidades de

O advento da tecnologia digital permite aos arquitetos codificar

combinações entre eles. A variação acontece de acordo com a

projetos com expressões algorítmicas e geométricas, resultando em

recombinação ou redefinição dessas variáveis gerando em novas

precisão e ampla exploração da forma. (CECCATO, 2012). Com isso,

combinações e por consequência novas soluções. Resultando,

a personalização tem se tornado uma constante na atualidade.

portanto, em um conjunto de definições que vão gerar diferentes

Um algoritmo carrega propriedades que definem um componente

soluções no espaço. ou conjunto de parâmetros de entrada, e assim, proporciona um

O uso da modelagem paramétrica muda os resultados obtidos com

modelo 3D como saída, ou seja, como resultado. Podendo otimizar

o projeto, uma vez que não é projetada uma geometria específica,

tarefas, como evitar o desenvolvimento de inúmeros desenhos

mas um conjunto de princípios em equações paramétricas que

diferentes, facilitando, portanto, o processo de projeto, uma vez

podem ser variadas de acordo com a necessidade. Por isso a grande

que manusear um algoritmo torna-se mais fácil e eficiente do que

mudança na estratégia do projeto passa a ser a exploração das 84

potencialidades desses infinitos parâmetros de variáveis que

2.2.1 EXEMPLOS DE PROJETOS PARAMÉTRICOS

podem ser criados, e não deixar o projeto preso a apenas uma solução. (KOLAREVIC, 2003) O conceito versoning representa a ideia de criar várias versões da mesma ideia, explicitando um controle de versões, é um termo operativo, que descreve mudanças significativas na maneira de arquitetos e designers utilizarem a tecnologia para expandir no tempo e no espaço os efeitos potenciais do desenho. Na

O projeto do Aviva Stadium localizado em Dublin de autoria dos arquitetos Scott Tallon Walker e Populous, em 2010, foi o primeiro projeto a utilizar a modelagem paramétrica em todas as etapas do processo, através da ferramenta Generative Components (GC) como meio de otimização do desenho da forma, estrutura e soluções de fachada de modo interativo. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011)

arquitetura paramétrica, é possível alterar os parâmetros e obter

O desenvolvimento do modelo do estádio foi realizado pelas

diferentes versões e possibilidades através da exploração de um

equipes de arquitetura e engenharia de forma mútua, permitindo a

mesmo algoritmo. Esse conceito expressa a recombinação dessas

interação entre as equipes nas tomadas de decisões através das

geometrias, na qual a precisão da construção se dá com a

avaliações quanto à envoltória e estrutura, podendo analisar as

modelagem paramétrica. E assim, são atingidas diferentes versões

mudanças e suas implicações como um todo. Por um lado, a

de modulações a partir dos mesmos elementos. (SHoP, 2002)

estrutura era avaliada com relação a sua eficiência e desempenho

O processo de concepção através da modelagem paramétrica exercita a busca pela originalidade e o inesperado na forma arquitetônica.

estrutural, por outro, a arquitetura com relação ao resultado estético. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) A interação entre as equipes foi uma maneira de viabilizar a criação, através da racionalização e posterior construção da envoltória do edifício. Para solução da mesma, foram envolvidas as equipes de arquitetura, engenharia mecânica, empreiteiro e prestadores de 85

serviços de revestimento. O trabalho em conjunto visou cumprir os

A elaboração do revestimento da fachada envolveu diversos

requisitos quanto à ventilação sem comprometimento estético.

profissionais como: equipe de arquitetura, cliente, especialistas em

(HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011). Nesse sentido é evidente que

design de fachada e o contratante do revestimento (profissional

o modelo paramétrico teve a função de partilhar informações

responsável pela fabricação das peças). O método adotado para o

através de uma base de dados única entre as diversas disciplinas

desenvolvimento do projeto é chamado de Chandrasekaran que

envolvidas no projeto.

significa uma sequência de “propor – criticar - modificar” (HUDSON;

Para definição da forma da edificação foram utilizadas curvas de

SHEPHERD; HINES, 2011) A ideia é justamente um processo no qual

controle ou “curvas de lei”, que servem para controlar a geometria

são propostos elementos, testadas situações a fim de verificar seu

e expressam a interação do projeto. (HUDSON; SHEPHERD; HINES,

desempenho no conjunto e por fim, modificações para se obter

2011) A exploração da modelagem paramétrica permitiu não

melhores resultados. A figura 2.2 exemplifica o estudo da fachada

apenas um resultado quanto à forma, mas vários desenhos

através de softwares no qual foram avaliados conceitos estéticos e

possíveis para estudo. (Figura 2.1)

funcionais como a ventilação.

Figura 2.1: Variação dos parâmetros e modificação da forma Fonte: HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011

automatizar seus posicionamentos ao longo de toda a fachada através de cálculos dos ângulos em função na posição dos painéis adjacentes. Anteriormente à construção o sistema foi testado com a execução tridimensional (protótipo) para avaliar se o algoritmo funcionou ao longo de todo o edifício, possibilitando alterações e refinamentos do mesmo. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) Os painéis de revestimento têm um eixo lateral de rotação assemelhando-se a um telhado de cascalho. Esse eixo também possibilita a fixação em posição aberta para proporcionar a entrada de ar. A definição de quantidade e localização dos painéis com Figura 2.2: Painéis de revestimento da fachada Fonte: HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011

A modelagem paramétrica ainda colaborou em impor restrições geométricas ao modelo a fim de não ultrapassar os custos estabelecidos, de maneira que fosse possível a visualização do modelo a todo o momento. Um exemplo disso está na modulação dos painéis da fachada, no qual precisavam ser planos, utilizar perfis padrão e suportes para a fixação da fachada. Foram desenvolvidos suportes padronizados para apoiar conjuntos de painéis através de algoritmos que foram criados com a função de

possibilidade de abertura foram definidas com base nos estudos estéticos através de modelos físicos entre as equipes de arquitetura e engenharia mecânica. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) Em um projeto de edificações um único algoritmo pode ser referência para diversos aspectos, no caso do estádio, o projeto da fachada tinha por objetivo conciliar três critérios, sendo eles: ventilação da fachada, entrada dos ventos, chuva e estética. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011). Nesse sentido, os resultados no desenho da fachada implicam diretamente na interdependência e otimização desses fatores para atingir uma boa solução. 87

O emprego da modelagem paramétrica foi além da produção e desenvolvimento do projeto, sendo também utilizado para gerar a documentação de construção. A fachada foi dividida em sete seções, e por fim, subdivididas em compartimentos estruturais. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) Outro exemplo da utilização da modelagem paramétrica é a obra City Hall de autoria do escritório Foster & Partner, que abriga a Assembleia de Londres e os escritórios do prefeito e funcionários da Greater London Authority inaugurado em 2002. O processo de projeto se deu através da busca por uma forma eficiente, sendo decorrência da otimização do desempenho energético. (Figura 2.3) (KOLAREVIC, 2003)

Figura 2.3: Processo Form finding Fonte: FOSTER & PARTNERS, 2016

Sua forma foi concebida de maneira a maximizar sombreamento e minimizar a exposição à luz solar direta, alcançando economia de energia que representa um quarto do consumo de um edifício de escritórios climatizado em Londres. O processo da busca pela forma passou por alterações após simulações de acústica. (KOLAREVIC, 2003; FOSTER & PARTNERS, 2016) A figura 2.4 demonstra os estudos com relação a trajetória solar e níveis de radiação solar na envoltória do edifício.

Outro projeto com utilização de modelagem paramétrica é o Tennis Center Hangzhou do escritório NBBJ localizado em Hangzhou na China, concluído em 2013. A envoltória do edifício possui sistema modular de treliças de aço estruturais que também desempenham a função de sombreamento da edificação. A parametria foi utilizada para conceituar, simular e documentar sistemas geométricos complexos. No âmbito da conceituação, as ferramentas Rhinoceros 3D e o plug-in Grasshopper foram utilizados no projeto para concepção e documentação do estádio. O algoritmo foi criado para definir e controlar a geometria da superfície e estudar as variações formais e as simulações foram utilizadas para testar a estrutura. (MILLER, 2011) (Figura 2.5)

Figura 2.4: Estudo de insolação com simulação computacional Fonte: FOSTER & PARTNERS, 2016 89

Figura 2.5: Estudo com variação da forma Fonte: MILLER, 2011

A demanda pela inovação em arquitetura tem exigido profissionais

desportivos também foram criados para chegar à forma final

cada vez mais completos, com domínio de modelagem 3D e pacotes

(MILLER, 2011) (Figura 2.6)

BIM. Um algoritmo foi desenvolvido no Grasshopper com a finalidade de definir a geometria do estádio. A avaliação quanto à estética foi possível através da exploração da forma de acordo com as alternativas e variações criadas. Parâmetros para avaliação de sombra, drenagem, desempenho estrutural e sistemas técnicos

Para o projeto da envoltória foi desenvolvido um algoritmo paramétrico com o objetivo de visualizar e quantificar a superfície. E assim, as pétalas foram panelizadas (divisão em peças) para viabilidade construtiva. O revestimento foi estudado para obter maior precisão na definição da aparência visual das costuras do painel, espaçamento e perfuração. (MILLER, 2011) A implantação de novas tecnologias no processo de projeto ocorre de forma lenta, visto que as produções de escritórios de arquitetura atualmente tanto em projeto como processos de produção estão em vigor há décadas ou mais. Por outro lado, os avanços em informação baseados nas necessidades econômicas exigem que arquitetos desenvolvam sistemas e processos que sejam adaptáveis e flexíveis. O estádio Hangzhou é um exemplo na qual novas tecnologias foram criadas, desenvolvidas e aplicadas ao projeto com o objetivo de obter melhor qualidade da obra. (MILLER, 2011) O sistema estrutural foi analisado através de simulações computacionais para visualizar as forças de tração e compressão e identificar áreas de tensão máxima. (MILLER, 2011) Figura 2.6: Algoritmo da definição da geometria Fonte: MILLER, 2011 91

Nota-se que esse projeto utilizou a parametria de forma ampla, a fim de analisar diversos aspectos da obra e que estabelecem relação direta entre si. O projeto do edifício Canton Tower também utilizou técnicas de modelagem paramétrica para concepção e desenvolvimento do projeto. A torre é de autoria dos arquitetos Information Based Architecture (IBA), localizada em Guangzhou na China. Foi inaugurada em 2010, e representa a maior torre da China. (HEMEL; KUIT, 2013) (Figura 2.7)

Figura 2.7: Canton Tower - desenhos técnicos Fonte: http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twist-canton-tower/ 92

A ideia da equipe foi conceber uma forma arquitetônica com

arquitetônicas na estrutura e avaliação da própria estrutura quanto

possiblidade de fabricação levando em consideração a economia. A

à rigidez e estabilidade. A forma final da edificação é resultado da

O projeto obteve consultoria estrutural da empresa ARUP,

integração entre as necessidades da envoltória e estrutura,

renomada na área estrutural de obras conhecidas e complexas

deixando mais densas áreas necessárias a desempenhar um

como o Sydney Opera House.

comportamento estrutural mais reforçado e mais abertas as áreas

A forma da edificação tem por objetivo fugir da geometria angular,

na qual eram pretendidas maiores aberturas e ambientes com

simplista e baseada por repetição. A utilização da modelagem

maior luminosidade. (HEMEL; KUIT,2013) (Figura 2.8)

paramétrica envolveu tanto a forma arquitetônica como as

Os autores expressam que o avanço tecnológico criou espaço para

soluções estruturais como estratégia de controlar a inter-relação

maior integração da arquitetura e disciplinas complementares,

entre forma e estrutura. Foi desenvolvida um algoritmo que

através da grande contribuição de softwares de simulação. A

mapeou a geometria da estrutura através da utilização de dez

modelagem paramétrica, por ter permitido rápidos estudos de

parâmetros. Com base nestes parâmetros, uma série de

diferentes soluções, colaborou para tomadas de decisões

combinações puderam ser criadas a fim de estudar as implicações

assertivas.

Figura 2.8: Sequência de estudo das torções Fonte: http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twist-canton-tower/ 93

2.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL: CONCEITOS E DEFINIÇÕES

importância na formulação de respostas sobre o desempenho ambiental do edifício, uma vez que não há fórmulas para soluções

As simulações computacionais obtêm um papel fundamental nas

arquitetônicas

escolhas do projeto. (AMORIM, LIMA, 2001). Juntamente com as

desempenhar um bom resultado à edificação. (GOLÇALVES, 2015)

ferramentas de avaliação e procedimentos analíticos colaboram

Ao contrário da representação, a simulação é dinâmica, porque

quanto ao aperfeiçoamento de decisões e avaliações, muitas vezes,

garante respostas diferentes dependendo da maneira como se

abrindo espaço a soluções tecnológicas e estratégias inovadoras de

interage com o elemento em estudo. Enquanto a representação é

projeto. Por outro lado, não são dos resultados analisados nas

bidimencional, a simulação é tridimencional. Nesse conceito, a

simulações que teremos as soluções ótimas, ou seja, aquelas que

arquitetura produz seus modelos através da prototipagem virtual,

desempenham a melhor solução, na qual encontraremos as

na qual o edificio é virtualmente construído, contendo informações

respostas às questões ambientais e energéticas, mas os resultados

de todas as diciplinas, antecipando a visualização da obra.

expressam uma compilação entre diversos fatores. (GOLÇALVES, 2015)

tecnológicas

predefinidas

que

possam

Na etapa de anteprojeto as ferramentas de simulação são de grande importância para avaliar o desempenho do projeto,

As simulações são veículos com finalidade de testar, validar e aferir

diferente da etapa de estudo preliminar na qual não se tem todas

situações com o objetivo de alcançar resultados que poderão ser

facilitadores nas tomadas de decisão e escolhas em projeto.

BITTENCOURT, YANNAS, 2015)

Podendo ser empregadas desde pequenas escalas de projeto até à cidade.

informações

necessárias

para

simulação.

(MONTEIRO,

A antecipação está relacionada ao desenvolvimento do partido arquitetônico desde a concepção. Quando testadas apenas nas

A busca pelo novo seja nas formas inusitadas, materiais

fases finais de projeto, as estratégias se restringem apenas a

tecnológicos

correções e ações de reparo tornam-se restritas. (GONÇALVES;

soluções

inesperadas,

representam

grande

MOURA; KUNIOCHI, 2015). Sendo assim, a probabilidade de serem

rapidamente

atingidos melhores resultados quanto ao desempenho é maior

BITTENCOURT, YANNAS, 2015).

quando utilizados softwares que avaliam as diversas funções no

A última década do século XX marcou o início de uma geração de

edifício desde as fases iniciais, desta forma, as abordagens das

edifícios que levavam em consideração o melhor desempenho

ferramentas computacionais não funcionarão como uma adaptação

ambiental. (GONÇALVES, BRUNELLI; BODE, 2015). Nos anos 90

da forma e sim uma solução de projeto na qual estejam vinculados

arquitetos e pesquisadores passaram a utilizar o conceito de

à interligação entre desempenho, função e forma da edificação.

desenvolvimento sustentável, interessando-se pelo alcance da

(LYNCH, 2015, NATIVIDADE, 2010)

eficiência energética através de técnicas passivas para iluminação e

Todo caso, o que pode ser verificado em fase de projeto são

ventilação, uso de células solares turbinas eólicas e fachadas

tendências, o real desempenho da edificação só pode ser

duplas. (UMAKOCHI, 2008)

averiguado, de fato, na fase de pós-ocupação.

mecânica

computação.

(MONTEIRO,

Ao longo dos anos 2000 essas ferramentas de avaliação têm se

Os primeiros experimentos relacionados à simulação ocorreram nas

aperfeiçoado, esse processo se dá através do aumento da agilidade

décadas de 1960 e 1970 avaliando a envoltória do edifício através

do processamento das máquinas, nas mudanças de interface dos

do desempenho energético, que corresponde “ao comportamento

softwares, que vem se tornando cada vez mais visuais e de fácil

do perfil de consumo de energia da edificação e seus sistemas

compreensão ou mesmo na agilidade das operações. (MONTEIRO,

(iluminação, climatização, elevadores) durante um período de

BITTENCOURT, YANNAS, 2015)

tempo (dias, meses ou anos). ” (HERNANDEZ, 2015 p 286) A partir

Desde a década de 2010 os softwares de simulação envolvendo

dos anos 1980 as experiências com relação ao ensino de simulações

questões de desempenho evoluíram muito. Até então, a integração

computacionais têm demonstrado que o arquiteto tem dominado

entre eles não era muito desenvolvida, a conversão de modelos paramétricos para os softwares de simulação resultava em um 95

processo complexo. Com o aprimoramento dos programas as

técnico do projeto. ” (GONÇALVES; CAVALERI, 2015 p 77) O uso de

avaliações foram facilitadas e permitiu a interpretação de

métodos de avaliação por simulação não invalida processos

geometrias complexas. (BEAURECUEIL; LEE, 2015)

convencionais para análises, esse processo apenas tende a

Possibilita situações comparativas entre diversos resultados da

contribuir na averiguação de múltiplos fatores que podem ser

avaliação de dados e variáveis distintas, podendo enriquecer as

testados.

soluções de projeto. Por outro lado, a interpretação dos resultados

No Brasil estão sendo utilizadas normas que indicam diretrizes

requer conhecimento crítico a respeito do desempenho ambiental

como referência. Na busca por construções mais eficientes do

de edifícios para alcançar os requisitos necessários a um projeto

ponto de vista energético foi criada a norma internacional ASHRAE

satisfatório ambientalmente.

189.1 (HERNANDEZ, 2015)

Simular acarreta em incorporar complexidade e aprimoramento nos

A American Institute of Architect (AIA), em 2006 adotou o desafio

projetos como, por exemplo, para viabilizar edifícios que não

2030, que estabelece que novos edifícios devam atingir a

dependam de sistemas mecânicos de condicionamentos de ar, é

neutralidade em emissões de carbono até o ano de 2030. Como

preciso projetos capazes de combinar variações diárias e sazonais

maneira de avaliar e acompanhar o andamento das metas, a cada

de ocupação e clima. Essa estratégia é chamada de arquitetura

ano são emitidos relatórios que relatam o consumo de energia e

adaptativa, na qual a forma e envoltória tem a capacidade de se

descobertas a respeito do assunto. No ano de 2015 foi abordada a

ajustar e possuir propriedades variáveis. YANNAS (2013 apud

inserção da utilização de softwares de simulação já nas etapas

MONTEIRO; BITTENCOURT; YANNAS, 2015, p51).

iniciais do projeto. No resultado da análise dos relatórios, foi

O entendimento do edifício com relação ao desempenho que ele

constatado

pode vir a ter está atrelado a “simulações computacionais, que

computacionais de simulação no ano de 2014 ultrapassaram as

auxiliam na visualização do fenômeno físico e no aperfeiçoamento

metas estabelecidas. (LYNCH, 2015)

que

projetos

que

utilizaram

ferramentas

O uso de simulações para desempenho energético possibilita um

O interesse pela exploração do design em fachadas com utilização

melhor entendimento dos fatores climáticos e relações com o

de menor quantidade de material, menor consomo de energia,

entorno. O alcance do melhor desempenho da edificação está

facilidade de manutenção, contribui para que formas ortogonais

relacionado também às condições favoráveis de habitabilidade

sejam vistas de forma monótona, (VOLLERS, 2001) despertando o

juntamente com a otimização dos consumos de energia.

interesse pela customização em massa.

No que diz respeito à eficiência energética, a simulação quanto à

As simulações representam um design interativo na exploração de

radiação solar incidente em uma superfície da fachada é importante

estratégias, e a utilização de ferramentas computacionais CAD

inclusive para verificar melhores posicionamentos de instalação de

(Computer-Aided Design) tem aumentado nas duas últimas

placas solares para geração de energia, uma vez que os resultados

décadas. As vantagens da modelagem computacional estão na

demonstram as zonas que a superfície recebe maior radiação ao

rápida produção, possibilidade de alterações e edições no modelo e

longo de todo o ano. Podendo ainda, combinar o ângulo de

por representarem orçamentos menos onerosos do que a produção

proteção solar através do quebra-sol para sombreamento dos

de modelos físicos. (BUDIG, LIM, PETROVIC, 2014) As informações

ambientes internos com a instalação de placas solares sobre a

de dados climáticos do local a qual se pretende estudar são

plataforma de proteção.

inseridas nos softwares possibilitando a aproximação com

Os métodos que utilizam programas computacionais viabilizam

resultados mais coerentes.

medições em vários pontos simultaneamente, e possibilitam a

O estudo através de maquetes carregam vantagens particulares.

realização de complexos cálculos com agilidade, facilitam avaliações

Mas no que envolve o meio computacional, a quantidade de

dos modelos com precisão de processamento. Além do que

detalhes que podem ser inseridos no modelo são infinitamente

algoritmo oferecem resultados confiáveis. (FONSECA, PEREIRA,

maiores se comparado ao modelo físico. (BUDIG, LIM, PETROVIC,

CLARO, 2010)

2014) 97

Além das simulações estarem se tornando habito no contexto de

dessa maneira, pode-se buscar vistas privilegiadas, as quais de

avaliação do edifício ainda enquanto projeto, elas tendem a

acordo com o mapeamento dos edificios do entorno, é possivel

incorporar cada vez mais a multidisciplinaridade, na qual deverá

projetar as aberturas garantindo que os ambinetes internos tenham

colaborar para a melhoria da qualidade das edificações.

cones visuais interessantes. Visar um edifício dentro de um

(HERNANDEZ, 2015)

contexto urbano consolidado. (SCHODEK, 2004)

renomado

escritório

Bollinger+Grohmann,

localizado

Abordar aspectos energéticos significa uma inter-relação entre

Alemanha é um exemplo da utilização da inovação tecnológica, no

diversos condicionantes do projeto, desde a relação com o entorno

qual se aplica a interdisciplinaridade entre profissionais, uso de

ferramentas computacionais e realização de estudos e pesquisa a

equipamentos (refrigeração, aquecimento), escolha de formas

fim buscar melhores resultados às áreas de arquitetura e

(proteção solar) e componentes (aberturas, paredes). (LAMBERTS

engenharia.

et al, 2015). Ou seja, “exige o planejamento adequado destes

Realizam, portanto, simulações computacionais, por exemplo,

sistemas no projeto da edificação, para melhor adequação às

quanto à iluminação natural em fases iniciais do projeto, para aferir

condicionantes geográficas e físicas locais de modo a alcançar um

regiões na qual há grande exposição aos raios solares. Essa conduta

desempenho energético satisfatório – calor e luz natural. ” (FRETIN,

orienta precocimente as decisões em fase de concepção.

2009)

(BOLLINGER, GROHMANN, 2013)

Na simulação o software é alimentado por comandos, e são

À medida que se busca a melhor solução para insolação, busca-se

extraídas das ferramentas, pré-programadas, resultados em buscar

otimizar a iluminação natural, ao mesmo tempo em que a forma da

da forma à qual corresponda satisfatoriamente ao que está sendo

edificação é definida. Muitos outros aspectos são importantes na

estudado (form-fiding). Portanto, não se sabe exatamente qual será

definição do projeto, atualmente, há o interesse pela visão única, e

a forma resultante, mas certamente expressará a conciliação de um

terreno

(implantação

orientação),

instalações

conjunto de aspectos técnicos e estéticos com implicações de

no final do processo estão sendo antecipadas para o início do

custos previamente configurados.

projeto.

Na atualidade o conceito de Performance Based Design, está

É importante que as equipes envolvidas tenham diretrizes que

atrelado ao desenvolvimento do projeto a fim de avaliar a

sirvam para tomadas de decisões conscientes levando em

performance desde a fase de concepção, trazendo a caracteristica

consideração elementos econômicos e ambientais. (MÜLFARTH,

de antecipar as decisões arquitetônicas no projeto. (KOLAREVIC,

2006; AMORIM, PEREIRA, 2001)

2003) Ao mesmo tempo em que a forma é criada, é avaliada e

Os edifícios têm se tornado cada vez mais complexos e a integração

readequada.

entre as equipes destaca-se como um elemento fundamental.

integração

dos

diversos

profissionais

necessários

desenvolvimento de um projeto expressa grandes chances em favorecer tomadas de decisão em busca de um melhor

(MÜLFARTH, 2006, NATIVIDADE, 2010) 2.4 AS DIFERENTES GEOMETRIAS DO EDIFÍCIO TORCIDO E PROTOTIPAGEM RÁPIDA

desempenho do edifício e resultando em soluções integradas. Quando trabalhamos parametricamente não há a possibilidade de não trabalhar em equipe. Porque o próprio desenvolvimento do algoritmo resulta em uma definição geométrica dos vários

A importância do protótipo está em estudar pormenorizadamente questões que envolvem o projeto e aferir se as propostas são viáveis do ponto de vista construtivo ou não.

componentes do edifício. Portanto, o inter-relacionamento entre os

Projetar a partir do protótipo faz com que o processo todo seja

profissionais envolvidos é essencial, desde o início do projeto. As

mais eficaz e produtivo. (BURRY, 2005) Para estudo da geometria

etapas de simulações de performance e desempenho seja do ponto

torcida foram desenvolvidos modelos digitais com diferentes tipos

de vista estrutural, ou lumínico, térmico, acústico também se

de torção e impressões 3D. (Quadro 2.1)

tornam necessárias. Uma serie de simulações que eram realizadas 99

Quadro 2.1: Estudo de formas torcidas com modelagem geomĂŠtrica (esquerda e centro) e impressĂŁo digital (direita) Fonte: LEONE, 2017

100

2.5 EDIFÍCIOS COM GEOMETRIA TORCIDA

exploradas para configuração do edifício. Dentre as plantas disponibilizadas, os edifícios possuem core central, na qual o núcleo

Os edifícios com geometria torcida têm por característica gabaritos

é ocupado pela circulação vertical e a área circundante é destinada

altos, inclusive para gerar visualmente a torção. Apresentam

ao uso dos ocupantes em áreas de permanência.

geralmente, tipologia com um núcleo central de circulação, chamado core, e áreas úteis de ocupação dispostas ao redor deste núcleo.

Alguns exemplos das plantas disponíveis, podem ser vistos na figura 2.9.

Através do levantamento realizado sobre edifícios com geometria torcida foi possível observar, a variedade de formas que são

101

Figura 2.9: De cima para baixo e esquerda para direita: 9GG-9HH, Absolute Tower, Citilife Milano Office Tower, Kuwait Trade Center, Lakhta Center, Roche Tower, Torre Dinâmica, Turning Torso. Fonte: Quadro Edifícios Torcidos em ‘Apêndice A’

102

“A altura de uma edificação afeta seu clima interno. Cada prédio

Segundo

levantamento

realizado

nesta

pesquisa,

foram

desenvolve seu próprio microclima, e o calor oriundo dos

identificados 61 edifícios com geometria torcida, conforme Tabela

pavimentos inferiores tende a subir por convecção, devido ao ar

2.1. Desses, 29 são construídos (sinalizados em verde), 13 em fase

aquecido ser mais leve, elevando a temperatura dos pisos

de construção (em amarelo) e outros 19 edifícios em fase de

superiores. Quanto mais alto for o edifício, maior será o consumo

projeto (em azul).

de refrigeração dos andares superiores e consequentemente maior o problema de estratificação térmica e energia necessária para a refrigeração dos andares superiores. ” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p. 278) Ou seja, quanto mais alto, mais elevada a temperatura próxima à cobertura, o que significa um maior consumo de energia com a finalidade de prover refrigeração à edificação. Sendo assim, além dos altos custos, para depender do fornecimento de energia elétrica as características do edifício podem colaborar ou prejudicar o conforto dos ocupantes, como com o uso de peles finas e herméticas, com vedos sem possibilidade de manuseio ou abertura. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009). Dessa maneira, é imprescindível a retomada de estudos sobre técnicas que possam colaborar para um melhor desempenho da edificação, como iluminação natural e térmica. 103

ABSOLUTE TOWERS (TORRE A) Arquitects MAD BURKA Architects INC. 2006-2012

ABSOLUTE TOWERS (TORRE B) Arquitects MAD BURKA Architects INC. 2006-2012

AL BIDDA TOWER GHD Global 2006 â&#x20AC;&#x201C; 2009

AL HAMRA TOWER Skidmore, Owings and Merrill 2004-2011

AL MAJDOUL TOWER Consolidated Consultants Group; Zeidler Partnership Architects 2007-2013

AVAZ TWIST TOWER ADS Studio 2006-2006

BBI INFO TOWER Kusus + Kusus Architekten 2007

CANTON TOWER IBA Information Based Architecture 2005-2010

CHICAGO SPIRE Santiago Calatrava 2011

EUROPEAN CENTRAL BANK (ECB) (TORRE NORTE) Coop Himmelblau 2014

EUROPEAN CENTRAL BANK (ECB) (TORRE SUL) Coop Himmelblau 2014

EVOLUTION TOWER Gorproject, RMJM, Kettle Collective 2008-2015

104

GEHRY TOWER Frank Gehry 2001-2008

OPUS HONG KONG Frank Gehry 2012

INFINITY TOWER SOM Skidmore, Owings & Merrill 2006-2013

KUWAIT TRADE CENTER Arquiteto: NORR

REGENT EMIRATES PEARL Dennis Lems Architects Associates 2014

REVOLUTION TOWER Pinzon Lozano & Asociados Arquitectos 2008-2011

2005-2009

MODE GAKUEN SPIRAL TOWERS Nikken Sekkei Makoto Wakabayashi 2005-2008

NAZA & LTH TOWER RSP Architects Sdn Bhd 2011-2014

ROCHE TORRE Herzog& de Meuron 2008-2011

SAMA TOWER WS Atkins & Partners 2006-2009

SHANGHAI TOWER Gensler 2008-2015

105

STRATA TOWER

Asymptote 2009

CITYLIFE MILANO OFFICE TOWER Zaha Hadid 2004-2015

THE POINT Christian Wiese Architects 2011-2014

TRUMP INTERNATIONAL HOTEL & TOWER VANCOUVER Arthur Erickson 2016

TURNING TORSO Santiago Calatrava 2001-2005

YOUNG MEMORIAL MUSEUM Herzog& de Meuron 2002-2005

BALTIMORE TOWER SOM Skidmore, Owings & Merrill

COCO GROVE AT GRAND BAY (TORRE NORTE) Bjarke Ingles Architects (BIG) 2015

COCO GROVE AT GRAND BAY (TORRE SUL) Bjarke Ingles Architects (BIG) 2015

DALLAS ROLEX TOWER Kengo Kuma 2016

DIAMOND TOWER Buruoj Engineering Consultant 2011-2019

LAKHTA CENTER â&#x20AC;¢ Design Gorproject; RMJM 2012-2018

106

PwC TOWER LYT Architecture Concepts 2015-2018

SUPERNOVA SPIRA Benoy 2012-2017

TAPEI TOWER Vincent Callebaut 2016

UNITED TOWER Aref Sadeq Design Consultants 2011-2016

VANCOUVER HOUSE BIG Architects 2012

ZHUHAI OBSERVATION TOWER RMJM N達o informado

9GG - 9HH Killa Design 2006

DANCING TOWER Studio Libeskind N達o informado

FOLSOM BAY TOWER Studio Gang

GREEN8 Agnieszka Preibisz Peter Sandhaus 2012-2013

107

HUNTINGDON ESTATE AL_A 2009

NEW YORK TOWER Coop Himmelblau 2006

NINGBO BANK OF CHINA HEADQUARTERS SOM Skidmore, Owings & Merrill 2016

PENANG GLOBAL CITY CENTER PGCCAsymptote Architecture 2006-2008

SKY-ARC Coop Himmelblau 2005

SPECIALTY RESIDENCIAL TOWER Corgan Não informado

THE WATERLINE Kettle Collective Não informado

THE WAVE TOWER A-cero Não informado

TORRE DINÁMICA David Fisher 2008-2010

TURM MIT TAILLE MVRDV 2014-2018

UNIT FUSION Y Design Office Não informado

108

XUHUI BINJIANG MEDIA CITY 188 SG-1 Aedas 2015

Tabela 2.1: Levantamento de torres com geometria torcida Fonte: LEONE, 2017

109

Os usos são bastante variados, sendo eles: torre de tv, residencial, plataforma de observação, museu, uso misto, hotel, escritórios e

Gráfico 2.1: Relação entre uso e quantidade de edifícios torcidos Fonte: LEONE, 2017

comercial, conforme pode ser visto no Gráfico 2.1 que expõe usos e

Após o levantamento ficou evidente que a predominância desse

quantidades.

tipo de construção, está localizada na região dos Estados Unidos Plataforma de observação Torre de TV

30 1 1

Residencial

com esse tipo de geometria. (Gráfico 2.2). Outro fato interessante é que geralmente, arquitetos renomados são os responsáveis pelo desenvolvimento desses projetos, e em alguns casos, possuem mais de um projeto ou obra com essa característica.

7 20

com nove edifícios e Emirados Árabes Unidos com oito edifícios

Museu 1 8

Hotel

Misto

2 1

Construído

Em construção

Escritórios

Comercial Projeto

110

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

9 8 5

5 4 3

2 1

Gráfico 2.2: Localização dos edifícios Fonte: LEONE, 2017

O Gráfico 2.3 demonstra as datas de construção das edificações e

gráfico refere-se aos projetos e obras em construção, portanto,

com isso, é possível notar quão recente esse tipo de geometria está

ainda não foram concluídos.

presente na arquitetura contemporânea. O ícone com 21 itens no

111

21 20 15 10

2006

2007

3 1

0 2005

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

Gráfico 2.3: Datas de construção dos edifícios. Fonte: LEONE, 2017

Quanto ao tipo de proteções solares utilizadas nas edificações,

desempenho

membrana

etileno

tetrafluoretileno

(ETFE),

foram utilizadas estratégias variadas, sendo elas: proteções

persianas, e sistemas mistos (utilização de mais de um mecanismo

horizontais, fachadas duplas que possam colaborar com a inércia

como forma de proteção). Nem todas as equipes de arquitetura

térmica, a própria geometria da edificação através de sua torção e a

responsáveis pelos projetos disponibilizam as estratégias projetuais

utilização de varandas, janelas salientes como o modelo bay

utilizadas para proteção, o Gráfico 2.4 demonstra os tipos de

window, perfis de painéis perfurados, utilização de claraboias,

proteção obtidos através das informações disponíveis ou

exploração das propriedades de materiais como o vidro de alto

identificação através do estudo dos projetos e obras.

112

Persianas

Persianas Geometria do edifício

Vidro Fachada dupla e Persianas

Vidro

Varandas

Painéis perfurados

Não informado

Membrana ETFE

Fachada dupla

Janelas bay window

Geometria da edificação

Difusão da luz pelo núcleo central

Clarabóias e persianas

Brise Horizontal

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Gráfico 2.4: Estratégias de proteção solar ou maximização da iluminação em edifícios torcidos para obtenção de conforto Fonte: LEONE, 2017

O levantamento demonstrou inclusive as características dos

pavimentos até arranha-céus com 150 pavimentos, com alturas

edifícios com relação a sua altura e número de pavimentos. Foram

desde 30,80m a 632m de altura respectivamente, conforme Gráfico

identificados, portanto, edifícios com geometrias torcidas desde 9

2.5.

113

2 2

Não…

94m

93m

1 1 75m

43m

462m

432m

43,90m

427.5m

420m

412m

370m

307m

305m

300m

255m

30,8m

246m

245.9m

232m

230m

218m

215m

215,5m

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 206m

200m

194m

190m

1 1 1 189m

188m

185m

176m

170m

1 1 1 165m

163,4m

160m

155m

150m

121,9…

1 1 1

137m

1 1 1

632m

610m

106m

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

10 8 6

4 2

5 3

Gráfico 2.5: Quantidade de pavimentos e altura dos edifícios Fonte: LEONE, 2017

As torções nos edifícios pesquisados apresentam propostas

possuem um ritmo padrão de rotação e outras variações ao longo

diferentes quanto ao grau e continuidade da mesma. Alguns

da torre. Foi identificada rotação total de 30° até 360° dentre os 114

projetos que disponibilizam essa informação. De acordo com as

Superfícies torcidas são divididas em superfícies regradas,

descrições disponíveis nas páginas oficiais dos arquitetos e demais

composto de linhas retas de base (regras) e superfícies curvas,

site de arquitetura é possível notar que projetos com essa

composto de uma base de linhas curvas. (VOLLERS, 2001)

característica envolvem a aplicação de grande tecnologia.

Superfícies regradas são formadas por rotação e deslocamento de

Desde a década de 1990, muitos escritórios de arquitetura têm

uma linha de base reta, no qual um componente do sentido de

desenvolvido edifícios com geometrias torcidas. Apesar dos meios

rotação é perpendicular à direção de um deslocamento. (VOLLERS,

computacionais viabilizarem a concepção da forma, são de difícil

2001) Superfícies regradas são formadas por linhas retas

execução. (VOLLERS, 2001)

apresentando vantagens na construção. (POTTMANN, 2010).

No início da concepção de projeto de arquitetura com o uso do

Inicialmente eram vistas como obsoletas justamente por limitar-se

computador,

a geometria de linhas retas, porém por outro lado são acessíveis se

características

dos

edifícios

eram

predominantemente com estrutura ortogonal com repetição das

comparadas às superfícies de dupla curvatura que poderiam ser

formas dos pavimentos bem como as soluções de fachada. A partir

construídas em pequena escala devido ao custo para execução.

do avanço do desenvolvimento da informática e softwares

(VOLLERS, 2001)

relativamente baratos e fáceis de usar, alguns arquitetos

Superfícies curvas são formadas por rotação e deslocamento de

apresentaram interesse nas volumetrias “blobs”. (VOLLERS, 2001)

uma linha de base curva, na qual as linhas não se encontram numa

As formas denominadas blobs expressam a busca pela não

superfície ou em paralelas, e não se interceptam no mesmo ponto

ortogonalidade, com soluções de projeto que não contém

de suas linhas (nesse último caso seria formada uma superfície de

repetitividade e formas industrializadas. (SCHEURER, 2010)

revolução). (VOLLERS, 2001) As geometrias torcidas são denominadas segundo Vollers (2001) como twister, caracterizadas pela repetição de um plano que possui 115

rotação em torno de um eixo e tordos, superfícies paraboloides

Quanto à viabilidade e custo de execução de uma superfície torcida,

hiperbólicos que se ligam a uma estrutura de edifício ortogonal.

essas geometrias são caras para serem executadas. Porém com o

(VOLLERS, 2001). (Figura 2.10)

desenvolvimento da tecnologia, as fachadas torcidas de concreto e aço têm se tornado viáveis. A torção de materiais é geralmente evitada. Porém as torções são mais fáceis de serem construídas do que as de dupla-curvatura. Todo caso edifícios de escritórios normalmente possuem amplo orçamento, essa muitas vezes é a razão pela qual uma forma particular torna-se viável. (VOLLERS, 2001) A concepção da geometria complexa, faz com que o arquiteto

Figura 2.10: Foto da impressão digital das formas torcidas: Twister (esquerda) e Tordo (direita) Fonte: LEONE, 2017

Juntamente com o desejo de arquitetos em viabilizar formas diferenciadas aos projetos há uma necessidade crescente no que diz respeito a otimizar a forma do edifício, e conjuntamente,

tenha uma relação estreita com a construção do elemento proposto. A superfície curvilínea tem um papel de destaque na arquitetura contemporânea. Nesse sentido as ferramentas digitais estabelecem uma relação intrínseca entre a construtibilidade e computabilidade. (KOLAREVIC, 2003)

minimizar o consumo de energia e consumo dos materiais

A transição entre o modo de projetar tradicional para a produção

aplicados, cargas dos ventos, sistema estrutural etc. (VOLLERS,

paramétrica envolve uma série de diferenças entre ambas, que

2001)

implicam em modificações da maneira de pensar e agir dos profissionais envolvidos. Enquanto o modo tradicional envolve traços

ambíguos

projeto,

problemas

mal

definidos, 116

informalidades das decisões, imprecisão com relação ao resultado

exemplifica um protótipo de 2.00 x 2.00 metros. (VOLLERS, 2012). É

esperado e marcado predominantemente por formas ortogonais, o

possível notar a contemporaneidade das investigações com esse

projeto paramétrico poderia ser apontado com características

tipo de geometria para viabilizar sua aplicação à arquitetura.

contrárias, explicitando um meio de produção diferente. Com a modelagem paramétrica os traços do desenho não apresentam ambiguidade, partem de um problema com características bem definidas, existe formalidade com relação às decisões do projeto, que são expressas através das variáveis definidas, apresentam precisão e são geralmente caracterizadas por formas não ortogonais. (SCHEURER, 2010) O conceito de objectile de Bernard Cache vai de encontro com o parametricismo, pois é remetido o sentido de criar variações contínuas de um objeto, e então poder sofrer modificações por meio de algoritmos. (CARPO, 2011) Investigações a respeito da forma torcida têm sido desenvolvidas, a fim de se alcançar eficiência quanto à construtibilidade de todos os elementos que a compõem, como por exemplo, caixilhos com dupla curvatura, vidros e materiais de revestimento. As pesquisas de Karel Vollers demonstram os protótipos realizados

Figura 2.11: Esquadrias para geometria torcida Fonte: VOLLERS, 2012

com caixilhos, apresentando diferentes dimensões. A figura 2.11 117

As fachadas duplas foram criadas na década de 1980 com a 2.6 PROJETO DE FACHADA

finalidade de melhorar o desempenho térmico das fachadas envidraçadas em regiões com clima temperado ou frio, de maneira

Em um edifício, as soluções que envolvem sombreamento,

que não fosse necessário reduzir a área das aberturas e assim

ventilação, e iluminação estão inter-relacionadas ao projeto da

permitir maior iluminação natural. Posteriormente foi modificada

envoltória. A fachada tem por finalidade funcionar como uma

para

interface entre as condições externas e internas com o propósito de

superaquecimento, e por fim, fachada dupla com aberturas para os

apresentar eficiência no que diz respeito às exigências físicas

meios internos e externos facilitando a ventilação natural. A

necessárias para proporcionar qualidade àqueles que irão ocupar o

inserção de componentes de proteção solar assim como a

ambiente interno.

ventilação da fachada tornou-se importante para o projeto com

O estudo da geometria solar permite estudar o aproveitamento da

fachadas

insolação e a necessidade de inserção de sombreamento. Sendo

(GONÇALVES; CAVALERI, 2015)

que os principais benefícios da energia solar para o ambiente

As fachadas duplas envidraçadas de um projeto contribuem para a

interno são: efeito bactericida, conforto térmico, aquecimento de

ventilação, porém desempenham principalmente a função de

água e geração da energia renovável. (GONÇALVES; MELLO; MIANA,

aumentar a resistência térmica da envoltória. Por outro lado, em

ROSA, 2015)

climas amenos, esse isolamento não é necessário, sendo mais

A arquitetura modernista apresentou grande contribuição à

apropriado o sombreamento da fachada. O alto isolamento térmico

bioclimática com relação às proteções solares nas fachadas visando

da fachada é desvantajoso, pois dificulta perdas térmicas da

atingir conforto, são exemplos, a utilização de quebra-sol e as

envoltória nos momentos em que a temperatura externa é mais

paredes com elementos vazados. (BEAURECUEIL; LEE, 2015)

baixa que a interna. Dessa maneira o Brasil por ser um país com

fachada

dupla

duplas

ventilada,

independentes

devido

aos

contexto

riscos

climático.

118

clima quente e úmido apresenta um desempenho maior do edifício

investigando dias e horários distintos ao longo do ano contribui

em situações de sombreamento da fachada do que nas propostas

para decisões assertivas quanto à orientação, forma, tratamento da

de fachadas duplas. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015)

fachada, além de outras questões urbanas como o afastamento e

Em busca de um projeto que apresente melhores condições a seus

gabaritos entre edifícios. (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA,

ocupantes, as estratégias de projeto que se revelam satisfatórias

2015)

Com relação às dimensões das proteções, é ressaltada a falta de

consequentemente conforto às pessoas, são: utilizar pavimentos-

precisão analítica que pode acarretar em um sub dimensionamento

tipo com dimensões mais estreitas, fachadas mais complexas

ocasionando a perda de eficiência ou superdimensionamento

devido às estratégias de sombreamento e protegidas do sol,

prejudicando as vistas e iluminação natural. As vantagens da

ambientes internos com espaços de transição, cuja finalidade seria

utilização dos meios computacionais estão na possibilidade de

controlar o efeito chaminé, já que a força do vento tende a crescer

calcular com precisão geométrica os ângulos de proteção solar,

com a altura. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015)

assim como as áreas de visão do céu a serem mascaradas.

As fachadas podem ser trabalhadas de maneira a impedir ou reduzir

(BEAURECUEIL; LEE, 2015)

a inserção dos ganhos excessivos de carga térmica advindas da

As aberturas em um edifício possuem diversas funções, dentre elas

temperatura externa ou da radiação solar. (BODE; HERNANDEZ,

o contato visual com o exterior, proporcionando vistas, iluminação

2015)

natural para os ambientes internos, aquecimento do interior do

“Seja qual for o material utilizado, a eficiência de um sistema de

ambiente devido à radiação solar que incide diretamente e a

proteção solar está diretamente ligada aos estudos geométricos da

possibilidade de ventilação natural. Portanto, há uma relação direta

insolação associados aos que tratam das questões relativas ao calor

entre as condições climáticas do local e o conforto do ambiente

solar incidente e ao clima. ” (FROTA, 2004) O estudo da insolação

interno da edificação. Dessa maneira, seu dimensionamento,

contribuir

para

ventilação

natural,

térmica

119

orientação e distribuição na fachada são fundamentais para

ambientais necessários para um bom projeto que envolve luz e

determinar boas condições de habitabilidade no edifício.

calor entre ambientes internos e externos.

Uma estratégia de projeto de grande importância é o estudo da

Estudos desenvolvidos pelo Design Robotic Group (DRG) investiga

proporção da área envidraçada da fachada como finalidade de

soluções de sombreamento de fachada e caracterizam-se por

bloqueio da radiação solar difusa window too wall ratio (WWR).

projetos com o objetivo de alargar o âmbito de design na

“O controle da radiação solar é o mecanismo mais importante para

concepção de sistema de sombreamento altamente performático

determinar os ganhos de calor pelo edifício, dai, a importância da

de fachadas arquitetônicas. (BECHTHOLD, 2004)

forma, da orientação solar e da proteção da envoltória onde necessária. ” (DUARTE, 2015 p 158). Resultando em menor carga

2.7 ORNAMENTO

térmica acumulada e em menor quantidade de calor que é irradiado ao entorno no período noturno. (DUARTE, 2015)

O ornamento é visto e utilizado de maneira diferente em cada

Algumas superfícies se aquecem mais ou menos com a exposição à

contexto histórico. No período do Renascimento e arquitetura

radiação solar, sendo que toda matéria emite energia radiante. A

Barroca, era aplicado em alguns elementos-chaves do edifício.

fração da radiação solar que é refletida por uma superfície é

Desde a Renascença os arquitetos utilizam ornamentos em

chamada de albedo. Dessa forma quanto maior for o valor do

arquitetura, tendo seu significado alterado ao longo dos anos.

albedo, mais energia é refletida e menos absorvida. (DUARTE, 2015)

A decoração, na arquitetura clássica, estava ligada aos conceitos

A preocupação com a envoltória passou a ser peça fundamental na

individuais de caráter e expressão, visto como necessário, pois um

composição do projeto devido aos requisitos energéticos e

edifício não conter elementos decorativos expressava um ar de

120

inacabado. Tinham a função de expressar um caráter ao espaço.

do arquiteto Jean Nouvel de 1987 colaborou para o início de uma

(SCHUMACHER, b 2010)

nova era do uso e exploração da simbologia através da solução de

No século XIX, esses elementos-chave eram relacionados às ordens

fachadas. (PICON, 2013)

arquitetônicas. Serviam para reforçar o ritmo da arquitetura, não se

Já para Schumacher (2010) seu retorno se deu na década de 1990

tratavam de decoração. Sua grande utilização foi decorrência da

com padrões e ornamentos no projeto de Herzog & de Meuron em

industrialização que tornou possível a pré-fabricação de peças

1993 Ricola Storage Building in Mulhouse-Brunstatt, localizado na

ornamentais. Desde o período do Renascimento até o século XX, o

França. Porém o conceito intrínseco no pensamento de Schumacher

ornamento havia uma relação intrínseca com a comunicação,

para ornamento é bastante divergente dos demais autores, ele

havendo o intuito de fornecer informações sobre o edifício, tanto

relata que sua utilização carrega o valor do desempenho e da

sobre sua natureza, quanto a respeito do proprietário. (PICON,

performance. (SCHUMACHER, b 2010)

2013)

No final da década de 1990 foram aplicadas novas possibilidades de

A crise na utilização de elementos ornamentais adveio da produção

padronização através de técnicas de mapeamento de texturas em

em massa de elementos decorativos, assim, novas possibilidades de

superfícies NURBS, e atualmente já foi substituída por scripts.

repetição

(SCHUMACHER, b 2010)

surgiram.

Sua

concepção

como

elemento

arquitetônico esteve presente durante todo o século XIX, que

A questão do ornamento é retomada na produção customizada na

caracteriza tanto o triunfo de sua utilização como o início de sua

atualidade, não representando, portanto, um ornamento postiço do

crise, devido a rejeição no movimento moderno. (PICON, 2013). No

século XIX da arquitetura clássica, e sim um ornamento que

qual era visto como sinônimo de atraso. (SCHUMACHER, b 2010)

apresenta um desempenho, uma performance. Deparamo-nos na

Nas décadas de 1970 e 1980 o pós-modernismo reintroduziu a

arquitetura contemporânea com a renovação do interesse pelo

questão do ornamento na arquitetura. O Instituto do Mundo Árabe

ornamento, pelo viés do desempenho. 121

Portanto, o ornamento explicitado nos textos de Schumacher

Os modelos paramétricos contribuem para o desenvolvimento de

(2010) é de que a beleza está na eficiência que ele irá

“personalização em massa” do sistema de construção. (SHELDEN, b

desempenhar, seja através da relação com os raios solares ou na

2006). Os projetos contemporâneos tendem a querer alcançar

eficiência para filtrar a luz do dia, por isso, é chamado de alto

soluções únicas, sem precedentes. A tendência é cada vez mais,

desempenho. Sendo essencial produzir elementos que vão além da

propostas arquitetônicas que busquem soluções individualizadas

beleza. Na contemporaneidade as aparências têm importância,

aos projetos.

porém dentro de um contexto de performance. (SCHUMACHER,

Um exemplo da utilização dos padrões é o edifício Civil Courts of

2009)

Justice do escritório da Zaha Hadid Architects, localizado em

A utilização de meios tecnológicos permitiu maior exploração de

Madrid, construído em 2007. Os componentes da fachada possuem

formas, como a utilização de formas complexas e até mesmo a

adaptação de acordo com as mudanças de posição dos raios

prototipagem rápida com a impressão de peças. A generalização do

solares, variando o tamanho das aberturas e dos elementos de

uso de padrões em fachadas é facilitada pelos softwares, e os

proteção para sombreamento. Nesse caso as variações funcionais e

projetistas podem gerenciar padrões complexos com deformações.

formais caminham juntas, pois com a variação da intensidade da luz

(PICON, 2013)

solar incidente sobre as fachadas, há uma implicação direta na

Com as tecnologias digitais foi possível produzir a customização em

forma do componente. (SCHUMACHER, b 2010)

massa em contraste com a produção em massa, permitindo

Na contemporaneidade a questão ornamental tem funções

personalizar

soluções

diferentes na arquitetura. A cultura digital, o desenvolvimento da

arquitetônicas diferenciadas que traduzam materialmente as

ciência dos materiais e a ascensão do uso do computador são

necessidades do ambiente.

fatores que influenciam a arquitetura como meio exploratório de

estratégias

projetuais,

espaços

possibilidades. (PICON, 2013) 122

Através do levantamento de obras contemporâneas é possível

forma. Os softwares utilizados para projetar, juntamente com a

observar o retorno da exploração pela ornamentação, que pode ser

fabricação digital assistida por computador contribuíram para novas

aplicado em diversos elementos arquitetônicos da edificação, como

perspectivas quanto à ornamentação em edifícios. Com as

revestimentos,

das

ferramentas computacionais, foi possível gerar padrões com maior

proteções solares, possibilidades estruturais, entre outros aspectos.

facilidade, se comparado a períodos em que não havia a

Neste novo conceito de padrões em arquitetura as soluções são

computação. Projetos que podem exemplificar tais ornamentações

reflexos da performance, e a aparência possui fundamental

são: a Torre Aqua de Jeanne Gang em Chicago (2010). Quanto à

importância,

abordagem estrutural, edifícios como Cubo d’agua em Pequim

desempenho. Entende-se por padrões na arquitetura os elementos

(2008) pela PTW Architects e o Ninho de pássaro do edifício

dispostos em qualquer superfície não se devendo esperar que

Olímpico de Herzog & de Meuron Estádio (2008). (PICON, 2013)

tenham qualquer finalidade bem definida. E dessa maneira,

A customização pode se enquadrar em uma arquitetura high-tech,

padrões perdem funções anteriores, adquirindo-novas funções ou

aquela na qual são utilizadas ferramentas computacionais e

mesmo sobrepondo-se a funções antecedentes. (SCHUMACHER, b

fabricação digital. (BEAURECUEIL; LEE, 2015) O ponto interessante

2010)

no uso da tecnologia digital é recriar elementos que estão presente

A arquitetura paramétrica é abordada por Schumacher (2010) na

na construção civil há muito tempo, e transforma-lo em algo

qual o padrão passa a ser um registro inovador resultando em

inovador, criando diferentes desenhos e diferentes padrões.

forros,

porém

fachadas,

vinculado

geometria

também

às

resultante

questões

ornamentação de caráter dinâmico e de alto desempenho. (SCHUMACHER, b 2010) Dessa maneira, o edifício e seus elementos ornamentais, como os protetores solares, possuem maior “liberdade” em atingir sua 123

O pesquisador Dong Kyu Lee (2013), em sua dissertação estudou a

CAPÍTULO 3 – PROCEDIMENTO METODOLOGICO DE INVESTIGAÇÃO

aplicação da modelagem paramétrica e softwares de simulação de

3.1 REFERÊNCIAS DE PESQUISAS ANTERIORES

obter soluções para a fachada da edificação. Foram criadas três

energia para um pequeno escritório em Seul, com a finalidade de

alternativas para fachada, simuladas e avaliadas. De acordo com os Alguns trabalhos vêm sendo desenvolvidos com a utilização de

resultados obtidos, foram propostas modificações nos algoritmos a

modelagem paramétrica e simulação computacional, como meio de

fim de alcançar melhores índices de iluminação natural.

melhorar a performance da edificação, a fim de alcançar otimização

O pesquisador Adhemar Carlos Pala (2014) desenvolveu pesquisas

do modelo em estudo.

de análise da iluminação natural em edifícios residenciais,

A dissertação de mestrado da pesquisadora Virginia C Vannini

construídos entre os anos 1940 a 1960 em São Paulo, identificando

(2011) utiliza algoritmos para estudos de fachadas otimizando a

através de simulações por softwares convencionais, os ambientes

utilização de placas fotovoltaicas no edifício e explorando o

adequados às funções que desempenham e áreas aquém dos níveis

potencial da radiação solar direta.

ideais de iluminação. Foram avaliados todos os cômodos dos

O estudo avalia a transformação geométrica na busca por soluções que correlacionam dados energéticos e geométricos. A pesquisa apontou

resultados

positivos

exploração

formas

apartamentos, e os resultados demonstraram que nem todos os ambientes apresentaram-se satisfatórios em relação à iluminação natural.

energeticamente eficientes de acordo com a geometria do edifício.

A dissertação de mestrado da pesquisadora Flávia Biccas da Silva

(VANNINI, 2011)

Polonini (2014), estuda a aplicação da arquitetura paramétrica em edificações curvilíneas. Busca descrever as características da modelagem e investiga as diversas configurações geométricas 124

alcançadas através das possíveis variações em uma obra

diversas combinações que consistem no cruzamento dos dados

arquitetônica. Concluiu-se que a utilização da parametrização

previamente determinados. E os diversos resultados são possíveis

viabiliza a construção de formas complexas.

devido às modificações dos valores embutidos nos parâmetros.

O pesquisador Jason Carlow (2014) propõe diferentes aberturas nas

(VANNINI, et. al., 2014)

fachadas de um edifício para a cidade de Hong Kong a fim de buscar

A modelagem paramétrica foi utilizada para desenho de um dos

a customização dos ambientes do edifício contrastando com a

módulos da fachada e do quebra-sol, com possibilidade de variação

realidade padronizada e de reprodução da arquitetura local.

dos parâmetros quanto à dimensão da largura e inclinação das

Através de variações em relação à altura das janelas, largura,

proteções. As análises dos resultados demonstraram que os

profundidade e orientação, são propostas unidades residenciais

espaçamentos dos dispositivos de proteção não influenciavam

diferentes entre si, ora demonstrando maiores aberturas e ora

melhores resultados, mas sim, com a variação da dimensão da

privilegiando a privacidade.

largura dos mesmos. (VANNINI, et. al. 2014)

A pesquisa desenvolvida por Virginia C Vannini et al. (2014) aborda

O doutorado do pesquisador Jarryer Andrade de Martino (2015),

o algoritmo evolutivo, o desenho paramétrico e dispositivos de

demonstra a utilização dos algoritmos evolutivos em algumas

proteção solar para o projeto de retrofit realizado na fachada Norte

situações do processo de projeto. Sua vantagem se dá em virtude

do edifício da Escola de Engenharia Nova da Universidade Federal

da arquitetura envolver diversas variáveis e os algoritmos

do Rio Grande do Sul (UFRGS).

evolutivos serem utilizados para solucionar problemas relacionados

Os sistemas generativos têm por finalidade a busca por múltiplas

a multi objetos. (MARTINO, 2015). Nesse sentido, o projeto

soluções e explorar formas distintas. O processo consiste em

arquitetônico trabalha com uma série de aspectos que devam ser

elaborar as diretrizes do que se pretende estudar e não o elemento

solucionados

final, ou seja, os resultados desse processo são consequência de

implantação do projeto no terreno, a orientação, critérios

mutuamente,

sejam

questões

relacionadas

125

ambientais e naturais, distribuição dos ambientes e layout, entre

análise da radiação solar na fachada e obtenção de proteções

tantos outros.

solares. Como resultado da investigação para a fachada, não foi

É um método que investiga a otimização de soluções possíveis

encontrado um formato da edificação que pudesse ser eficiente

através da modelagem e configuração de informações que

quanto à distribuição homogênea da radiação solar. Quanto as

orientam a busca e exploração de um conjunto de resultados.

proteções solares, o ambiente foi avaliado segundo a variação da

LINDEN (2008 apud MARTINO, 2015) A utilização de algoritmo

quantidade de componentes e inclinação dos elementos, e

evolutivo generativo ou genético consiste principalmente nas fases

posteriormente, em relação a largura. Para cada situação foram

iniciais do processo de projeto por representar o momento em que

encontrados valores diferentes como melhor resultado, ficando

diferentes possibilidades são abordadas para a solução de um

evidente que o algoritmo evolutivo pode auxiliar em escolhas para

problema, e poder identificar as alternativas que melhor atendem

a arquitetura.

às necessidades. Esse método possibilita gerar uma maior

As pesquisas apontadas possuem objetos distintos e uso de

diversidade e originalidade, e não a obtenção de um resultado

ferramentas computacionais diversas, porém assemelham-se

ótimo global que não havia sido imaginado anteriormente,

quanto ao objetivo de estudar estratégias projetuais que alcancem

excluindo a possibilidade da tomada de decisão de uma solução

melhores resultados quanto a performance da edificação,

tendenciosa dos problemas. (MARTINO, 2015).

demonstrando que esse tipo de análise pode ser aplicado em

O trabalho demonstra experimentos em relação à implantação de

diversas localizações geográficas, estilos arquitetônicos, e técnicas

edifícios em um lote, definições volumétricas de acordo com

construtivas. De acordo com as referências supracitadas o

insolação, configurações de quebra-sol, desenho da cobertura,

procedimento metodológico pode ser sintetizado na tabela 3.1.

definição volumétrica a partir da implantação, recuos e volume. Para essa pesquisa, destaca-se o experimento realizado com a 126

Autor

Divulgação

Ano

Geometria

Estudo Fachadas Placas fotovoltaicas Fachada Análise da iluminação natural residencial

Virginia C. Vaninni

Mestrado

2011

Modelagem paramétrica

Algoritmos

Dong Kyu Lee

Mestrado

2013

Modelagem paramétrica

Algoritmos

Adhemar Carlos Pala

Doutorado

2014

Simulação Computacional

Software convencional

Flávia Biccas da Silva Polonini

Mestrado

2014

Modelagem paramétrica

Algoritmos

Edificações curvilíneas

Jason Carlow

Artigo

2014

Modelagem paramétrica

Algoritmos

Fachada

Virginia C. Vaninni

Artigo

2014

Modelagem paramétrica

Algoritmo evolutivo

Proteção solar

Jarryer Andrade de Martino

Doutorado

2015

Modelagem paramétrica

Algoritmo evolutivo generativo

Implantação de edifícios em um lote, definições volumétricas, quebra-sol, cobertura, recuos e volume.

Localização Edifício modelo Seul São Paulo Edifício modelo Hong Kong Rio Grande do Sul Edifício modelo

Tabela 3.1: Pesquisas antecedentes envolvendo modelagem paramétrica ou simulação, como estratégia de análise e avaliação de projetos Fonte: LEONE, 2017

3.2 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL DE ESTUDO

São Paulo apresenta condições para dia típico de verão com temperatura máxima de 31,9°C, amplitude diária de 9,2°C, temperatura de bulbo úmido de 21,3°C e radiação solar de 5180

Este trabalho visa o estudo da otimização da iluminação natural e térmica na cidade de São Paulo que tem por característica situar-se na zona bioclimática 3, latitude 23.5 S, Longitude 46.62W e altitude 792m.

Wh/m² e nebulosidade de 6 décimos. Para o dia típico de inverno temperatura mínima de 6,2°C, amplitude diária de 10°C, temperatura de bulbo úmido de 13,4°C e radiação solar de 4418 Wh/m² e nebulosidade de 6 décimos. Ventos predominantes a sudeste e clima subtropical úmido segundo classificação climática 127

de Koppen Geiger para latitude 23.5S e longitude 46.62W. (ABNT

do comportamento de uma determinada configuração de proteção

15.575-1).

solar.

O projeto com embasamento nas condições climáticas deve

Procedimentos paramétricos são aplicados para a geração da forma

considerar as condições típicas e normais, não as condições

da edificação, assim como, das aberturas e componentes de

extremas, por essa razão, são utilizados valores das médias mensais

proteção solar da fachada com o plug-in Grasshopper. A eficiência

das mínimas e máximas diárias para compor as referências

das geometrias propostas é aferida com o uso dos plug-ins Ladybug

climáticas de ano típico.

e honeybee do software Rhinoceros para análise da radiação solar e

É realizado um recorte para estudo do edifício em relação à análise

iluminação natural respectivamente.

de iluminação natural e radiação solar, porém em uma situação

Há uma tendência do conceito do edifício estar relacionado à

real, muitos outros fatores deverão ser levados em consideração

repetição da forma e posicionamento das lajes dos pisos através do

para se chegar a uma solução otimizada final.

uso de pavimentos-tipo, gerando previsibilidade, e simplificação

A definição de um elemento arquitetônico como as proteções

que se dá pela repetição. No processo proposto neste trabalho,

solares, envolvem diferentes variáveis e valores que compõem as

cada pavimento pode ser único, possuindo alguns elementos que

suas características. Encontrar uma configuração adequada para o

são comuns aos demais, mas levemente diferentes. O conceito

brise compreende buscar soluções cujo ângulo de inclinação,

passa a ser a criação por variação através da modificação das partes

largura, comprimento, quantidade de elementos e espaçamento

definidas pelos algoritmos.

entre eles, possam atender simultaneamente e satisfatoriamente o objetivo proposto. As simulações computacionais se mostram necessárias nesse processo da busca pela forma, pois geram informações que permitem a análise da sua eficiência e visualização 128

3.3 CRITÉRIOS PARA ANÁLISE DE CONFORTO

cerca de 50%, variando de 40 a 60% de área transparente da fachada (MARCONDES, 2010)

Para análise da iluminação natural e insolação na fachada, foi concebido um edifício modelo para as simulações desta pesquisa. As

dimensões

estabelecidas

levaram

consideração

predominância atual da configuração de projetos de arquitetura para escritórios. Para isso, foram estudados trabalhos como a tese de doutorado da Arquiteta Dr. Mônica Marcondes na qual são analisados edifícios contemporâneos de escritórios em São Paulo, dentre eles, Edifício Rochaverá, Eldorado Business Tower, Prosperitas, E-business, Ventura e Surubim. Embora o foco da pesquisa mencionada seja voltado à ventilação natural, as

Portanto, levando em consideração o estudo acima citado, sobre a configuração arquitetônica de escritórios em São Paulo, assim como, o levantamento dos edifícios com geometria torcida (apresentado no item 2.6), o edifício modelo para análise desta pesquisa possui planta em forma quadrada, com dimensões de 30x30 metros, e core central, na qual está contida a circulação vertical necessária ao funcionamento do edifício. Dimensão de piso a piso de 3.24 metros e pé direito de 2.64 metros, considerando a circulação vertical de 18 degraus com espelhos de 18cm cada. (Figura 3.1)

características levantadas dos edifícios possuem informações fundamentais a esta dissertação.

A relação de profundidade do ambiente foi adotada de acordo com as orientações estabelecida no Código de Obras do Município de

Um dos aspectos analisados foi a configuração formal das lajes dos pisos dos edifícios, que como resultado apresentaram a predominância de formas quadradas e retangulares, com layout

São Paulo, para melhor aproveitamento da iluminação natural. Essa relação estabelece que a profundidade do ambiente deve possuir até três vezes a altura do pé direito. (CÓDIGO DE OBRAS,2008)

livre e core central. Com relação às fachadas observou-se a redução de wwr de até 100% da área de transparência das edificações para

129

Para análise do comportamento da iluminação natural, foram estabelecidos cinco diferentes tipos de abertura. O primeiro caso com 29% de área translucida luminosa, o segundo caso, com área de 40% de área luminosa, o terceiro com 37% de translucidez, o quarto com 50% e o quinto com 81%. Essas definições representam configurações diferentes quanto a largura ou altura dos vãos na fachada. (Figura 3.2) De acordo com o levantamento das edificações com geometrias torcidas, dentre as informações disponíveis, foram identificadas Figura 3.1: Pavimento tipo do edifício modelo Fonte: LEONE, 2017

O modelo digital foi realizado parametricamente, ou seja, algumas dimensões foram pré-estabelecidas para que possam ser alteradas facilmente e modifiquem simultaneamente o modelo digital. Dentre as configurações, foram criados parâmetros quanto a aberturas das janelas que resultam na alteração da aparência do

torções de 0.48% a 8% por andar. Levando esses dados em consideração, foram escolhidas torções contidas nesses valores para avaliação. Portanto, será simulado um edifício com torção de eixo central de 3° e 6° por andar em comparação a uma edificação com geometria retilínea, ou seja, 0° de rotação. A rotação a partir de um eixo central justifica-se pela predominância de obras que possuem essa solução.

edifício e permitem maior ou menor incidência de iluminação no interior dos ambientes.

130

A figura 3.3 apresenta a carta solar para a latitude da cidade de São Paulo e a trajetória solar ao longo do ano. Através dela é possível visualizar os períodos de disponibilidade de insolação em todas as orientações.

Figura 3.3: Carta solar da cidade de São Paulo Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR Figura 3.2: Configuração das aberturas estudadas Fonte: LEONE, 2017 131

O software SOL-AR desenvolvido pela Universidade de Santa

vermelho demonstra o período crítico da radiação solar ao longo do

Catarina, (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações),

ano. Com base nesses dados a pesquisa propõe o estudo de

demonstra as temperaturas presentes na cidade de São Paulo,

proteções solares que possam proteger a fachada nesses períodos.

através de um degrede de cores, no qual os períodos

A figura 3.4 (esquerda) expressa as temperaturas incidentes na

correspondentes à radiação solar amena são representados por

cidade de São Paulo para o período de 21 de dezembro a 21 de

cores frias, e radiação branda, cores quentes. Dessa maneira, o

junho, e (direita), o período de 21 de junho a 21 de dezembro.

Figura 3.4: Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 (esquerda) e após o dia 21/06 (direita) Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR 132

Os dados foram analisados para as oito orientações (Norte,

Os dias do ano adotados para realização da simulação foram os

Nordeste, Leste, Sudeste, Sul, Sudoeste, Oeste, Nordeste),

equinócios de outono (21/03), solstícios de inverno (21/06),

identificando os horários e meses correspondentes ao período

equinócio de primavera (23/09) e o solstício de verão (21/12) por

crítico, conforme Tabela 3.2 e 3.3.

representarem

De acordo com a análise dos períodos críticos na cidade de São

características específicas quanto às condições climáticas.

Paulo, foram definidos os horários para as simulações de radiação

Apesar da relevância de outros fatores para análise completa da

solar e iluminação natural, sendo eles: às 10h 00min. e 15h e 30

edificação, como desempenho dos materiais utilizados. A pesquisa

min, por compreenderem a horários contidos predominantemente

restringe-se ao estudo das aberturas e proteções solares.

altura

posicionamento

solar

distintos

nos períodos críticos apresentados pelas oito orientações do edifício.

Orientação NORTE NORDESTE LESTE SUDESTE SUL SULDOESTE OESTE NOROESTE

Período crítico 21/12 a 21/06 Solstício de inverno Equinócio de Outono 21.06 21.03 10:00 às 16:00 10:00 às 13:00 10:00 às 12:00 10:00 às 10:15 13:45 às 16:00 12:00 às 16:00 10:45 às 16:00

Solstício de verão 21.12 9:30 às 12:00 9:30 às 12:00 9:30 às 12:00 10:00 às 15:45 12:00 às 15:30 12:00 às 15:45 12:00 às 15:30

Tabela 3.2: Análise das temperaturas da cidade de São Paulo no período de 21/12 a 21/06 Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR 133

NORTE NORDESTE LESTE SUDESTE SUL SULDOESTE OESTE NOROESTE

Período crítico 21/06 a 21/12 Solstício de inverno Equinócio de Primavera 21.06 21.09 12:30 às 14:00 10:00 às 18:00 12:30 às 14:00 10:00 às 13:15 10:00 às 12:00 10:00 às 10:15 15:30 às 16:00 13:45 às 18:00 12:30 às 14:00 12:00 às 18:00 12:30 às 14:00 10:45 às 18:00

Solstício de verão 21.12 -

Tabela 3.3: Horários críticos para a cidade de São Paulo no período de 21/06 a 21/12 Fonte: LEONE, 2017

3.4 EXPERIMENTOS Os experimentos têm por objetivo investigar a inter-relação entre a radiação solar e iluminação natural no edifício através da configuração das geometrias com parâmetros, que variam dentre limites pré-definidos, para serem testados. O quadro 3.1 demonstra as ilustrações resultantes dos algoritmos desenvolvidos para proteção solar.

EXPERIMENTO 1 – FORMA E ABERTURAS O edifício modelo com geometria torcida, é rotacionado com diferentes graus (3° e 6° por andar) a partir de um eixo central a fim de se observar a radiação solar incidente na fachada e averiguar, se com a própria torção do edifício, é possível obter maior proteção sem a utilização de componentes externos, como brises. A comparação entre as torções é realizada com os resultados de um edifício de forma retilínea. 134

O estudo visa identificar se há uma relação direta entre a torção,

EXPERIMENTO 4 – PROTEÇÃO MISTA (VERTICAL E HORIZONTAL)

autoproteção solar e disponibilidade de iluminação natural. Será

Na proteção mista é possível variar a largura, espessura, quantidade

avaliado o tamanho das aberturas das janelas buscando identificar

de elementos horizontais e verticais.

as particularidades das orientações, a fim de se descobrir quais as fachadas mais favoráveis a possuir aberturas maiores ou menores.

EXPERIMENTO 5 – VARIAÇÃO DAS PLACAS DE PROTEÇÃO (FECHAMENTOS)

Essa averiguação é possível através da modelagem paramétrica e scripts, pois permitem um edifício mutável e adaptável a diversos contextos.

Solução na qual os painéis de fechamento possam variar seu posicionamento ao longo da fachada, largura dos painéis horizontais, verticais e a quantidade de elementos, resultando em

EXPERIMENTO 2 – PROTEÇÃO HORIZONTAL

maiores aberturas ou maior quantidade de painéis.

A proteção horizontal modelada parametricamente apresenta a

EXPERIMENTO 6 – FACHADA

possibilidade de variação dos parâmetros quanto à largura, espessura, espaçamento, quantidade de lâminas e inclinação. O algoritmo é configurado de maneira que cada uma das fachadas tenha soluções independentes, devido às necessidades específicas de cada orientação. EXPERIMENTO 3 – PROTEÇÃO VERTICAL

O algoritmo apresenta a possibilidade de variações quanto à altura do peitoril, porcentual de abertura, desenho da fachada e quantidade de elementos, resultando em uma solução funcional e estética ao edifício. Explorado o fato de que nem toda a envoltória do edifício possui as mesmas necessidades, parte da fachada pode ser mais protegida (menores aberturas), outras menos (maiores

A proteção vertical foi configurada de modo a possuir variações

aberturas).

quanto à largura, espessura, espaçamento entre os elementos e

O quadro 3.2 demonstra as possíveis variações configuradas nos

quantidade de elementos.

algoritmos desenvolvidos. 135

Abertura Janelas Imagem

H x L 1,2 x 4,00

1,2 x 5,00

1,65 x 4,00

1,65 x 5,00

2,65 x 5,00

Proteção Solar Imagem

Horizontal

Vertical

Misto

Painel

Fachada

Quadro 3.1: Configuração das aberturas e proteções solares a serem estudadas Fonte: LEONE, 2017

136

Proteção Solar Horizontal

Largura

Espessura

Espaçamento e quantidade de lâminas

Inclinação

Vertical

Largura

Espessura

Espaçamento

Quantidade de elementos

137

Misto

Largura

Espessura

Quantidade de elementos horizontais

Quantidade de elementos Verticais

138

Painel

Posicionamento

Largura painéis horizontais

Largura painéis verticais

Redução dos painéis

Fachada

Altura do peitoril

Porcentagem de abertura

Desenho na Fachada

Quantidade

Quadro 3.2: Variações dos algoritmos para proteção solar 139

Fonte: LEONE, 2017

3.4.1 ESTUDOS COM MODELAGEM PARAMÉTRICA E DEFINIÇÃO DAS GEOMETRIAS PARA ANÁLISE

perímetro da base, altura, largura, quantidade de pavimentos e porcentagens de aberturas através da variação dos parâmetros previamente estabelecidos.

A investigação a respeito das possíveis variações do edifício resultou no algoritmo que permite alterações quanto à forma,

A figura 3.5 mostra algumas das possíveis variações quanto à forma da edificação.

140

Figura 3.5: Variação da forma Fonte: LEONE, 2017

A figura 3.6 demonstra algumas possibilidades de torções a partir

A figura 3.7a demonstra diferentes dimensões quanto às aberturas

de um eixo central da geometria.

na edificação, porém de maneira homogenia, ou seja, mesmo desenho para aberturas desde o primeiro ao último pavimento. Já a figura 3.7b expõe variações da porcentagem de abertura ao longo das fachadas. Essa experimentação demonstra que o algoritmo passa a ser a representação do que se pretende estudar, na qual é possível configurar elementos que customizem o edifício. (Apêndice B). O algoritmo completo, ou seja, contendo todas as etapas

Figura 3.6: Variação da torção Fonte: LEONE, 2017

demonstradas ao longo do trabalho encontra-se no Apêndice C.

141

Figura 3.7a: Variação das aberturas na fachada Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.7b: Variação da porcentagem das aberturas na fachada Fonte: LEONE, 2017

O quadro 3.3 representa o algoritmo correspondente ao edifício modelo utilizado para as análises. Seu desenvolvimento será apresentado em etapas representadas com cores. 142

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

143

PARTE 4

PARTE 5

PARTE 6

Quadro 3.3: Algoritmo referente ao edifício modelo de estudo (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 – DEFINIÇÃO DA GEOMETRIA DA BASE DO EDIFÍCIO

Foi criado um retângulo no plano XY, para delimitar o perímetro da base do edifício, com parâmetros variáveis, ou seja, foi configurado 144

um intervalo de valores, aos quais poderão ser modificados, tanto

Foram estabelecidos valores quanto à espessura das lajes dos

para X quanto Y. A dimensão utilizada no edifício modelo para

pavimentos com o comando Extrude.

análise possui 30x30metros.

PARTE 5 - DEFINIÇÃO SUPERFÍCIES

PARTE 2 – QUANTIDADE DE PAVIMENTOS

A forma da edificação foi definida através da divisão das curvas da

Foram criados os pavimentos através do comando Numbers to

superfície e pela interligação dos pontos das arestas com o

Points, na qual a base retangular do edifício foi movida no eixo Z em

comando Merge. Como resultado foi criado uma superfície Mesh.

série, ou seja, múltiplas vezes. E estabelecidas quantidades

PARTE 6 - DEFINIÇÃO DAS ABERTURAS

variáveis para quantidade de pavimentos, altura de piso a piso e pé direito. Para este estudo, serão adotados 60 pavimentos com valores de piso a piso de 3,24 e pé direito de 2,64 metros. A dimensão da base pode ainda ser modificada através de um

Após a desconstrução das faces da superfície, foram configuradas as dimensões das aberturas os pontos das aberturas, de modo que possam ser alteradas pelos parâmetros quanto a largura e altura.

parâmetro que a escalona, podendo aumenta-la ou diminui-la. PARTE 3 – ROTAÇÃO A torção dos pavimentos ocorreu através do eixo da base quadrada do edifício com rotação em série estabelecida em graus. Esse parâmetro também foi configurado de maneira variável. O edifício

FORMA DO EDIFÍCIO QUE SERÁ CONSTRUÍDA A PROTEÇÃO Foram criados algoritmos de proteções solares com formas variadas a fim de testa-las em simulações computacionais e averiguar seus respectivos desempenhos.

modelo possui rotação por pavimento que pode ser controlada de

Os algoritmos desenvolvidos para as proteções solares são

0°, resultando em uma geometria retilínea, até 6°.

apresentados e explicados também por etapas. O quadro 3.4

PARTE 4 - ESPESSURA PAVIMENTOS 145

apresenta o algoritmo que configura as dimensões do edifício, para definição posterior, dos elementos de proteção.

PARTE 1

146

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.4: Algoritmo edifício base para as proteções solares (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017 147

PARTE 1 – EDIFÍCIO BASE PARA DESENVOLVIMENTO DAS

PARTE 4 – SELEÇÃO DE UM PLANO DA FACHADA

PROTEÇÕES SOLARES

A partir da criação dos planos externos do edifício com o comando

Para criar o modelo do edifício, foi criado um retângulo no plano

Loft, foi realizada a desconstrução desses planos, para que o

XY, com parâmetros variáveis para X e Y. Identificado no algoritmo

mesmo fosse configurado como faces, arestas e vértices. Dessa

como Base do edifício. As dimensões utilizadas para análise são as

maneira, pode ser escolhida apenas uma das faces para

mesmas definidas no edifício modelo relatadas anteriormente.

experimentação da proteção solar.

PARTE 2 – QUANTIDADE DE PAVIMENTOS

As etapas citadas acima servirão a base para todas as

Foram criados os pavimentos através do comando move, na qual a

experimentações das proteções solares do edifício.

base retangular do edifício foi movida no eixo Z em série. E

PROTEÇÃO HORIZONTAL

estabelecidos os valores de pé direito e quantidade de pavimentos.

O quadro 3.5 representa o algoritmo da proteção solar horizontal

PARTE 3 - ROTAÇÃO

inteiro e em partes.

A rotação dos pavimentos ocorreu através do eixo da base retangular do edifício, em série estabelecida em graus.

148

PARTE 1

149

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.5: Algoritmo proteção solar horizontal (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

150

PROTEÇÃO SOLAR

PARTE 3 – ESPESSURA

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE

A partir da etapa anterior, com Surface Closest Point, Evaluate

A superfície foi desconstruída e dividida tanto para valores de x

Surface e Amplitude foram definidos valores variáveis para a

quanto de y, para determinar o número de lâminas para proteção

espessura da proteção horizontal.

solar, que podem ser modificados de acordo com os parâmetros.

PARTE 3 – INCLINAÇÃO DAS LÂMINAS

PARTE 2 - LARGURA

A inclinação das lâminas também pode ser alterada no limite de 0 a

A partir da subdivisão da face para quantidade de lâminas, foram

90 graus, permitindo maior adaptabilidade às necessidades de

definidos parâmetros para configuração da largura do brise, que

proteção.

podem ser modificados. Através do comando Perp Frames foram

PROTEÇÃO VERTICAL

criados planos com relação às normais da superfície para criação

O quadro 3.6 representa o algoritmo desenvolvido para proteção

das proteções solares, e configuradas parametricamente de forma a

solar vertical.

poder aumentar o número de subdivisões dos pontos da normal.

151

PARTE 1

152

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.6: Algoritmo proteção solar vertical (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE

Com Randon Reduce foram estabelecidos valores variáveis para a

Com o comando Offset, foi criado um distanciamento da superfície

quantidade de elementos que deveriam ser reduzidos dos

original, com definição de distância variável. A nova superfície foi

elementos criados na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE,

dividida com dimensões variáveis, tanto no eixo horizontal como

possibilitando a variação dos elementos e criando uma fachada com

vertical, através do comando Divide Domain e Isotrim.

aberturas dinâmicas.

PARTE 2 – VARIAÇÃO

PARTE 3 – ESPESSURA 153

Foi estabelecida a normal com base na superfície original definida

PROTEÇÃO COM PAINÉIS

na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE, para realizar a extrusão dos

O quadro 3.7 representa o algoritmo da proteção solar com painéis.

elementos, com dimensões variáveis na fachada, criadas na PARTE

Essa definição representa uma variação da proteção vertical.

2 – VARIAÇÃO.

154

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.7: Algoritmo proteção solar com painéis (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017 155

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE

PARTE 3 – EXTRUSÃO

Com o comando Offset, foi criado um distanciamento da superfície

Foi estabelecida a normal com base na superfície original definida

original, com distância variável. A nova superfície, foi dividida tanto

na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE, para realizar a extrusão dos

no eixo horizontal como no vertical com dimensões variáveis com o

elementos com amplitude variável.

comando Divide Domain e Isotrim.

Este algoritmo é uma variação da configuração da proteção solar

PARTE 2 – VARIAÇÃO DOS ELEMENTOS NA FACHADA

vertical.

Com o comando Randon Reduce foram estabelecidos valores

PROTEÇÃO MISTA - HORIZONTAL E VERTICAL

variáveis para a quantidade de elementos que deveriam ser

O quadro 3.8 representa o algoritmo da proteção vertical e

reduzidos dos elementos criados na PARTE 1 – DIVISÃO DA

horizontal.

SUPERFÍCIE, criando uma fachada com aberturas dinâmicas.

156

PARTE 1

157

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.8: Algoritmo proteção solar mista (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

158

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE (PROTEÇÃO VERTICAL)

Foram definidas as quantidades de lâminas horizontais em processo

A partir da superfície da fachada escolhida, com o comando Divide

semelhante à definição da proteção vertical.

Domain e Isotrim, a superfície foi dividida no eixo vertical com

PARTE 4 – PROTEÇÃO HORIZONTAL

dimensões variáveis, definindo a quantidade de elementos. Com

A partir da desconstrução das faces e do centro da geometria,

Construct Domain e Isotrim, foram estabelecidos valores para as

foram estabelecidas as normais de cada ponto para definição da

dimensões das superfícies em função das divisões do plano

direção da extrusão dos volumes e estabelecido o valor da

principal.

extrusão. A inclinação dos elementos, também foram configurados

PARTE 2 – PROTEÇÃO VERTICAL

de modo a serem variáveis.

Foram selecionados os pontos referentes às arestas das divisões da

DESENHO DA FACHADA

face, no qual foram configurados retângulos para geometria

O quadro 3.9 representa o algoritmo da solução de fachada que

referente à largura e espessura das lâminas. Através da rotação dos

resulta em uma solução estética diferenciada para o edifício.

planos, é feita a rotação dos brises 0 a 180 graus. PARTE 3 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE (PROTEÇÃO HORIZONTAL)

159

160

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.9: Algoritmo da configuração da fachada como solução da envoltória (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017 161

PARTE 1 – LINHAS DE REFERÊNCIA

Com o comando Extrude e Amplitude foram criadas as espessuras

A superfície é subdividida com o comando Surface Frames com

dos elementos.

valores para X e Y que podem ser modificados nos parâmetros. São

TRAJETÓRIA SOLAR

criadas linhas que respeitarão a influência dos pontos de atração.

O algoritmo para definição da trajetória solar da cidade de São

PARTE 2 - PONTO DE ATRAÇÃO

Paulo foi realizado com as informações dos horários do nascer do

São criados pontos de atração e configurados valores variáveis para

sol, horário de pico, pôr do sol, respectivos azimutes para esses

a influência desses pontos na geometria da fachada, assim como

horários e altitude solar. Essas informações foram obtidas através

possibilidade de variação do início e término do domínio.

do site SunCalc, com definição para a cidade de São Paulo. (Quadro 3.10)

PARTE 3 - ESPESSURA DA GEOMETRIA

162

PARTE 1

PARTE 2

Quadro 3.10: Algoritmo trajetória solar (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 - DEFINIÇÃO DO ARCO SOLAR

comprimento da distância do ponto inicial. A linha é criada com o

É definido um ponto através do comando Point e Construct Point e

comando Line SDL. Posteriormente é rotacionada com ângulo em

criada uma linha com a definição de valores (variáveis) para o

graus, que corresponde à medida do nascer do sol. Outra linha é 163

criada de acordo com o valor correspondente à posição do sol ao

3.6 - FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO

meio dia, e outra, para o pôr do sol. Para as linhas que representam o nascer do sol e o pôr do sol, são evidenciados seus pontos do final da linha com o comando End Points. Já a linha que representa a distância do sol ao meio dia, é rotacionada no eixo X com o valor em graus referente a altitude do sol ao meio-dia. E por fim, encontrados os pontos de início e final da linha.

Para o desenvolvimento desta pesquisa são utilizados dois plug-ins do Grashopper: Ladybug e Honeybee. O Ladybug realiza simulações da radiação solar na fachada do edifício e o Honeybee a distribuição da iluminação natural no ambiente, apresentando os resultados através de graduações de cores que indicam o fator de iluminância no ambiente interno. Esta maneira de visualização facilita identificar o comportamento dos elementos estudados no

A união dos pontos correspondentes à posição do nascer do sol, o zênite ao meio-dia e pôr do sol, definem o arco da trajetória solar.

ambiente e as necessidades de alterações do projeto a fim a proteger a fachada da radiação excessiva, através da utilização de

PARTE 2 - DEFINIÇÃO DOS HORÁRIOS DO DIA

protetores solares.

Com o comando Construct Domain são estabelecidos os valores dos

A solução otimizada consiste naquela que apresenta menor

horários de nascer e pôr do sol. Com Remap Numbers é criada uma

percentual de radiação solar direta e que contenha boas condições

equação X/60, estabelecendo como máximo, o valor do nascer do

de iluminação natural no interior do ambiente.

sol, e mínimo, o pôr do sol. Dessa maneira são identificados os horários ao longo do dia.

Foram encontrados obstáculos para realização das simulações no que diz respeito à adaptação dos algoritmos a torres torcidas, assim

Esse algoritmo auxilia as demais geometrias (edifício modelo e

como acesso a um software confiável para modelagem paramétrica

proteção solar) em relação ao posicionamento e trajetória solar, de

para desenvolvimento das análises.

maneira dinâmica devido à parametrização. 164

Esses plug-ins foram escolhidos devido à ampla utilização dos

portanto, o pesquisador passa a ter domínio e poder crítico na

mesmos em artigos e estudos acadêmicos estrangeiros, que

análise dos resultados obtidos nas simulações.

utilizam

modelagem

paramétrica

como

ferramenta

desenvolvimento de projetos. Em território nacional ainda são pouco utilizados, tendo maior destaque em alguns centros de pesquisa e universidades. Utilizam como base de dados, as informações disponibilizadas pelo

3.6.1 PLUG-IN LADYBUG

O quadro 3.11, demonstra o algoritmo utilizado para simulação da incidência de radiação solar na envoltória do edifício.

Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) divulgados pelo Professor Maurício Roriz.2 Desta maneira, é possível ter acesso aos dados referenciais, aos quais o software utiliza para fazer os cálculos de iluminação, radiação solar, entre outros. A relevância em disponibilizar essas informações é gerar confiabilidade nas pesquisas através da transparência das informações divulgadas. E,

INMET Arquivo elaborado por Prof. Maurício Roriz, DECiv - UFSCar, São Carlos, SP, Brasil. ANTAC – Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído Grupo de Trabalho sobre Conforto e Eficiência Energética de Edificações. Roriz, Maurício. 2012. Arquivos Climáticos de Municípios Brasileiros, Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, São Carlos, SP, Brasil. O arquivo de extensão .epw utilizado é referente a São Paulo-Congonhas, arquivo disponível no site https://energyplus.net/weatherregion/south_america_wmo_region_3/BRA%20%20 165

Quadro 3.11: Algoritmo radiação solar com o edifício Fonte: LEONE, 2017 166

A cor cinza simboliza a geometria que será simulada, neste caso, o

simulações dos edifícios, e as legendas que as identificam

edifício com aberturas (janelas). A cor amarela, a etapa na qual são

respectivamente. O verde identifica o ícone que viabiliza a

importados os dados meteorológicos da cidade de São Paulo

simulação.

(arquivo extensão .epw). O vermelho corresponde aos dias e

3.6.3 PLUG-IN HONEYBEE

horários de simulação (10h00min e 15h30min). O ícone vinho demonstra o Norte Verdadeiro para definir a correta orientação do

O quadro 3.12, demonstra o algoritmo criado para realizar a

projeto. As cores rosa claro e escuro representam o resultado das

simulação referente à iluminação natural.

167

Quadro 3.12: Algoritmo iluminação natural Fonte: LEONE, 2017

A cor preta identifica o ambiente que será simulado (lajes do piso,

orientação do projeto. O vermelho representa os parâmetros em

teto e paredes), a cor azul escuro demonstra a geometria das

que são definidas as datas (solstícios e equinócios) e horários de

aberturas em todo o perímetro da envoltória. O azul claro refere-se

simulação (10h00min e 15h30min). A cor laranja representa a altura

ao ambiente com as definições das aberturas. O amarelo

de referência na qual a iluminação natural será avaliada, nesse

corresponde à etapa na qual são importados os dados

caso, foi configurado para 0,75 metros, dimensão descrita na norma

meteorológicos da cidade de São Paulo (arquivo extensão .epw), e o

ABNT NBR 8995-1 (2013). A cor roxa identifica as geometrias que

vinho demonstra o Norte Verdadeiro para definir a correta

serão consideradas para a simulação (apenas o edifício, ou edifício 168

e proteções). O verde claro representa os valores mínimos e

posicionamento e altura solar contidos no momento crítico, no qual

máximos de iluminância e espaçamento da malha na qual será

correspondem às simulações desta pesquisa.

realizada a simulação (Maior ou menor quantidade de cores). As

Para a fachada Norte, é necessária proteção com geometria

cores rosa claro e escuro representam o resultado das simulações

horizontal e vertical. Dessa maneira, toda área contida dentro do

dos edifícios, e as legendas que as identificam, respectivamente.

período crítico passa a ser protegida, e assim, os raios solares

Por fim, o verde escuro identifica o ícone que viabiliza a simulação.

referentes a esses horários não incidirão no interior do ambiente. A

3.7 – ESTUDO DE PROTEÇÃO DAS FACHADAS

máscara solar referente a uma possibilidade para proteção é representada através da figura 3.8.

A partir da análise da carta solar, e verificação do período de insolação das fachadas e momentos críticos estabelecidos pelos horários com maior temperatura (Figura 3.4), foram desenvolvidos estudos, que representam uma possibilidade de proteção solar,

Uma vez realizada a análise da máscara solar, a geometria da proteção pode resultar em uma série de possibilidades, (possuindo a mesma eficiência) implicando na variação das dimensões das placas, distanciamento da fachada, espaçamento entre elas, entre

para as orientações Norte, Sul, Leste e Oeste.

outros fatores. Possíveis configurações da proteção solar para A tabela 3.4 apresenta as datas e horários iniciais e finais dos

fachada Norte são demonstradas através da Figura 3.10.

períodos de insolação e crítico com respectivos ângulos do posicionamento

solar,

sendo

eles,

ângulo

horizontal

(posicionamento do sol na linha do horizonte) e ângulo vertical (altura solar em relação à linha do horizonte). É possível observar

As dimensões utilizadas para as proteções solares foram baseadas nas medidas disponíveis para fabricação, segundo referência da Sulmetais.

esses dados, na Figura 3.9, na qual são destacados em amarelo o período de insolação; vermelho, o momento crítico e o 169

ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO INVERNO 21.06

FACHADA NORTE INSOLAÇÃO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 6:00h 90° 18:00h 270° 6:45h 65° 17:15h

SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO INVERNO 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

Fonte: LEONE, 2017

ÂNGULO VERTICAL 0° 0° 0º

296°

0º

Não pega sol PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 10:00h 55° 18:00h 270° 12:30h 351° 14:00h

ÂNGULO VERTICAL 52° 0° 40°

327°

Figura 3.8: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – Fachada Norte Fonte: LEONE, 2017

34°

Não pega sol

Tabela 3.4: Horários e ângulos do sol - Fachada Norte

170

A fachada Norte apresenta período crítico em alguns horários dos equinócios e solstício

inverno.

figura

3.9

representa o período de insolação e momento crítico conforme dados da Tabela 3.4. A figura 3.10 exemplifica possibilidades de variações da proteção solar, para os mesmos valores de α, β, γ segundo dados analisados em relação ao posicionamento e altura solar. A máscara solar demonstra a utilização de proteção vertical e horizontal como estratégia para proteção Figura 3.9: Insolação e período crítico - Fachada Norte Fonte: LEONE, 2017

solar da edificação. (Figura 3.8)

171

Figura 3.10: Possibilidades de proteção solar – Fachada Norte Fonte: LEONE, 2017

ESTAÇÃO SOLSTÍCIO VERÃO 21.12 ESTAÇÃO SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

FACHADA SUL INSOLAÇÃO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 5:15h 116° 18:45h

244°

PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 10:00h 97° 15:45h

ÂNGULO VERTICAL 0° 0° ÂNGULO VERTICAL 62°

258°

39°

Figura 3.11: Máscara solar – Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

Tabela 3.5: Horários e ângulos do sol - Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017 172

Figura 3.12: Insolação e período crítico - Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

A figura 3.12 representa o posicionamento solar conforme dados da Tabela 3.5. É possível verificar algumas possibilidades de proteção solar, de acordo com os dados analisados em relação ao posicionamento e altura solar. A fachada Sul, apresenta o período crítico no solstício de verão, dessa maneira, uma possibilidade de proteção solar consiste na utilização de lâminas verticais, conforme apresentam as figuras 3.13 e máscara solar correspondente (Figura 3.11).

173

Figura 3.13: Possibilidades de proteção solar – Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO INVERNO 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

FACHADA LESTE INSOLAÇÃO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 6:00h 90° 12:00h 0° 6:45h 65°

ÂNGULO VERTICAL 0° 65° 0°

12:00h

0°

42°

5:15

116°

0°

12:00

0°

90°

ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 10:00h 55° 12:00h 0° 9:30h 98° 12:00h

ÂNGULO VERTICAL 52° 65° 55°

0°

90°

Tabela 3.6: Horários e ângulos do sol - Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017

174

A figura 3.14 representa o posicionamento solar conforme dados da tabela 3.6. Com base nos horários do momento crítico é proposta a máscara solar, segundo Figura 3.15. Na fachada Leste, a incidência de sol com maiores temperaturas, concentra-se nos equinócios e solstício de verão. Dessa maneira, uma possibilidade para proteção solar

implantação

lâminas

horizontais, em função do posicionamento e altura solar. (Figura 3.16).

175

Figura 3.15: Máscara solar – Fachada Leste

Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.14: Insolação e período crítico - Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017

176

Figura 3.16: Possibilidades de proteção solar – Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017 177

A figura 3.18 representa o posicionamento solar conforme dados da

Tabela 3.7: Horários e ângulos do sol - Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

tabela 3.7.

ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO INVERNO 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO 21.12 ESTAÇÃO EQUINÓCIOS 21.03 E 23.09 SOLSTÍCIO INVERNO 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO 21.12

FACHADA OESTE INSOLAÇÃO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 12:00h 0° 18:00h 270° 12:00 0°

ÂNGULO VERTICAL 65° 0° 40°

17:15h

296°

0°

12:00h

0°

90°

18:45h

244°

0º

PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO HORÁRIO HORIZONTAL 12:00h 0° 18:00h 270° 12:30h 351°

ÂNGULO VERTICAL 65° 0° 40°

14:00h

327°

32°

12:00h

0°

90°

15:45h

258°

38°

Figura 3.17: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

178

fachada

Oeste

apresenta

altas

temperaturas tanto nos solstícios como equinócios, e por longos períodos, fazendo com que haja a necessidade de proteção solar vertical móvel, ou mista, conforme exemplos demonstrados na figura 3.19. A máscara solar (Figura 3.17) demonstra a definição da proteção solar horizontal e vertical (azul), e a possível variação da proteção móvel, indicado pela cor verde.

179

Figura 3.18: Insolação e período crítico - Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.19: Possibilidades de proteção solar – Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017 180

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO

Quanto ao tipo de abertura, foram estudadas cinco configurações diferentes, envolvendo dimensões distintas para alturas e larguras. Comparando os resultados da primeira configuração de abertura,

4.1 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS: TIPOS DE ABERTURA

(PAF 29%), com a segunda e a terceira (37% e 40%)

O comportamento da iluminação natural nos ambientes internos com diferentes configurações de aberturas em edifícios retilíneos e geometria torcida com rotação em eixo central de 3° e 6° por andar pôde ser aferido através de simulações computacionais no 30° andar de um edifício modelo com 60 pavimentos. (Figura 4.1 a

respectivamente. Notou-se maior incidência de iluminação natural nas janelas em que as dimensões da altura são maiores, se comparadas à largura. É possível perceber com maior clareza, os resultados quando analisados com menor quantidade de lux incidindo no interior do ambiente. (Quadros 4.4 a 4.6 e 4.13 a 4.15.) A legenda expressa a quantidade de lux através de um degrade de

4.18). Podemos observar através da comparação dos resultados, que em todos os casos, nas áreas próximas às janelas há maior concentração de iluminância, que tende a decrescer à medida que se afasta das aberturas. Nos ambientes cuja envoltória apresenta torção, é possível observar assimetria do comportamento da iluminação causado pela angulação da fachada em relação ao piso.

cores, na qual a cor azul representa zero lux e a vermelha o máximo de lux simulado. Foram realizadas simulações com 1000 lux e 50 lux para identificar as situações na qual a abertura e torção apresentam melhores resultados. Experimentos com 150 lux foram necessários quando não era possível definir claramente as melhores performances.

As simulações demonstraram decréscimo de incidência da iluminação nos ambientes com maior torção.

1000

888.89

777.78

666.67

555.56

444.44

333.33

222.22

111.11

0 181

1000 Lux 10h Torção de 0°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

1.64x4 0°

Quadro 4.1: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0° 182

1000 Lux 10:00h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

1.64x4 3°

Quadro 4.2: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3° 183

1000 Lux 10:00h Torção de 6°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6

1.64x4 6°

Quadro 4.3: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6° 184

50 Lux 10h Torção de 0°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

1.64x4 0°

Quadro 4.4: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0° 185

50 Lux 10:00h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

1.64x4 3°

Quadro 4.5: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3° 186

50 Lux 10:00h Torção de 6°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6°

Quadro 4.6: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6° 187

150 Lux 10:00h

1.64x5 0°

Quadro 4.7: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017

2.64x5 0°

150 Lux 10:00h

1.64x5 3°

2.64x5 3°

Quadro 4.8: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017

188

150 Lux 10:00h

1.64x5 6°

Quadro 4.9: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017

2.64x5 6°

150

133.33

116.67

100.00

83.33

66.67

50.00

33.33

16.67

O mesmo estudo foi realizado para o horário das 15:30h nos

torções, obtiveram melhores resultados para iluminância no

solstícios e equinócios. A incidência de iluminação no ambiente

ambiente.

apresentou o mesmo comportamento que o período da manhã, na qual as aberturas com maiores alturas e geometrias com menores

1000

888.89

777.78

666.67

555.56

444.44

333.33

222.22

111.11

0 189

1000 Lux 15.30h Torção de 0°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

1.64x4 0°

Quadro 4.10: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0°

190

1000 Lux 15.30h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

1.64x4 3°

Quadro 4.11: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3° 191

1000 Lux 15:30h Torção de 6°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6°

Quadro 4.12: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6° 192

50 Lux 15:30h Torção de 0°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6°

Quadro 4.13: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6° 193

50 Lux 15.30h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

1.64x4 3°

Quadro 4.14: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3° 194

50 Lux 15:30h Torção de 6°

21/03

21/06

23/09

21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6°

Quadro 4.15: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6°

195

44.44

38.89

33.33

27.78

22.22

16.67

11.11

5.56

150 Lux 15:30h

1.64x5 0°

Quadro 4.16: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017

2.64x5 0°

150 Lux 15:30h

1.64x5 3°

2.64x5 3°

Quadro 4.17: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017 196

150 Lux 15:30h

1.64x5 6°

Quadro 4.18: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017

2.64x5 6°

150

133.33

116.67

100.00

83.33

66.67

50.00

33.33

16.67

Através da análise das imagens das simulações do edifício com

envoltória, e quanto maior a torção, mais protegidos alguns pontos

geometria torcida com rotação de eixo central de 3° e 6°, em

da fachada. Por outro lado, os locais de maior incidência da

comparação ao edifício retilíneo, é possível observar, que a torção

radiação, possuem maior ordem de grandeza da incidência

do edifício, contribui com menor área atingida pela radiação solar

kWh/m². Comparando horários e dias distintos, a radiação solar

incidente na fachada. As imagens demonstram que a própria

incidente no edifício, possui valores diferentes, que quando

geometria ocasiona sombreamento na fachada. Portanto, para

simulados em valores absolutos. Essa informação pode ser

radiação solar, a torção favorece o auto sombreamento da

verificada na tabela 4.1. (Quadro 4.19 a 4.21) 197

Comparando o período das 10:00h às 15:30h é possível perceber

perpendiculares à linha do horizonte, a mesma quantidade de

maior concentração da radiação solar incidente na fachada no mês

energia, se distribui em uma área menor resultando em maior

de junho. Embora saibamos que a maior radiação solar presente na

incidência de radiação.

atmosfera condiz aos meses iniciais e finais do ano, o resultado

Neste caso, a incidência da radiação está sendo estudada em

apresentado pelas simulações pode ser explicado pela Lei do

relação à fachada do edifício, a menor área de incidência se dá em

Cosseno ou Lei de Lambert, na qual a maior concentração de

relação à posição do sol no inverno, se comparado às outras datas

radiação se dá através do menor ângulo entre o zênite e o raio

estudadas.

solar. Isso ocorre, pois à medida que os raios solares ficam 21/03

21/06

23/09

21/12

Período das 10:00 às 15:30h 0°- kWh/m²

3°

6°

198

0.00

0.35

0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50 Quadro 4.19: Comportamentos da radiação solar na fachada período das 10:00h às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017 21/06

23/09

21/12

21/03 Período das 10:00 0°

3°

6°

Quadro 4.20: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50 199

21/03

21/06

23/09

21/12

Período das 15:30 0°

3°

6°

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Quadro 4.21: Comportamento da radiação solar na fachada às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

200

10:00 às 15:30h Torção de 3° - kWh/m² 21/mar 0,41 0,59 21/jun 0,29 0,6 23/set 0,35 0,54 21/dez 0,47 0,6

0,76 0,91 0,73 0,74

0,93 1,22 0,93 0,87

1,11 1,53 1,12 1

1,28 1,84 1,31 1,14

1,46 2,16 1,51 1,27

1,63 2,47 1,7 1,41

1,8 2,78 1,89 1,54

1,98 3,09 2,09 1,67

2,15 3,4 2,28 1,81

10:00 às 15:30h Torção de 6° - kWh/m² 21/mar 0,3 0,53 21/jun 0,22 0,57 23/set 0,26 0,51 21/dez 0,33 0,55

0,76 0,92 0,76 0,76

0,99 1,27 1,02 0,97

1,22 1,61 1,27 1,18

1,46 1,96 1,52 1,39

1,69 2,31 1,78 1,6

1,92 2,66 2,03 1,81

2,15 3,01 2,29 2,03

2,38 3,36 2,54 2,24

2,61 3,71 2,79 2,45

Tabela 4.1: Radiação solar na fachada das 10:00h às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

O quadro 4.22 demonstra as rosas de radiação solar presentes nos

pelas nuvens. E o mês de dezembro, o oposto, por caracterizar-se

meses referentes aos solstícios e equinócios. Através delas,

por um mês em que o céu possui maior quantidade de nuvens.

podemos observar a direção e intensidade da radiação solar para os

A figura 4.1 demonstra a radiação global ao longo do ano, na qual

resultados da ‘Radiação Global’, ‘Radiação Difusa’ e ‘Radiação

podemos observar o comportamento da radiação com maior

Direta’.

intensidade no início e final do ano, e certa assimetria em relação

Os equinócios, meses de março e setembro são os meses que

ao primeiro semestre se comparado ao segundo semestre. Esses

apresentam resultados mais próximos com maior prominência de

dados serviram de input para as simulações, de acordo com as

radiação difusa. O mês de junho apresenta maior incidência de

informações disponibilizadas pelo Instituto de Meteorologia

radiação direta se comparada à difusa. Esse fenômeno acontece

(INMET) divulgadas pelo Professor Maurício Roriz mencionadas

devido aos fatores climáticos característicos desse período, no qual,

anteriormente no item 3.6 dessa dissertação.

se comparado aos demais meses, apresenta céu menos obstruído 201

Radiação Global

Radiação Difusa

Radiação Direta

Março

Junho

Setembro

202

Dezembro

Quadro 4.22: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h e às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

Figura 4.1: Radiação solar horizontal Global ao longo do ano na cidade de São Paulo Fonte: LEONE, 2017

203

4.2 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS: PROTEÇÃO SOLAR

no interior do ambiente, devido ao clima frio, a fim de se conseguir maior conforto aos usuários. Contudo, este trabalho explora o exercício da busca por soluções quanto a proteção solar e

A aplicabilidade das proteções solares no edifício estudado tem a

composição da fachada em virtude da experimentação com

finalidade de exemplificar a utilização da modelagem paramétrica,

simulações computacionais, e por essa razão, foi definido o período

softwares para avaliação através de simulação de iluminação e

de junho como demonstração à proteção solar devido a apresentar

radiação solar como elementos facilitadores nas tomadas de

maior incidência da radiação solar na envoltória. Todo caso, para o

decisões em projetos de arquitetura, visando otimizar a iluminação

alcance de uma solução assertiva, todos os períodos do ano

e minimizar ganhos de calor. Para esta etapa da pesquisa, é

deverão ser considerados para definição da melhor estratégia de

utilizada a geometria torcida de 3° por representar a configuração,

projeto.

dentre as estudadas (3 e 6 graus), com melhor desempenho quanto à iluminação. Com configuração das aberturas de 81% de

EXPERIMENTO 1 – PROTEÇÃO HORIZONTAL

transparência, e seguindo os critérios previamente definidos,

A proteção horizontal foi aplicada ao modelo do edifício de modo

simulações em dois horários distintos 10:00h e 15:30h.

que todas as orientações resultassem na mesma configuração. A

As simulações para iluminação serão apresentadas para solstícios e equinócios, porém a radiação solar na fachada será exemplificada

proteção fixa possui 0.34 cm de largura e espaçamento de 0,5 metros.

no mês de junho por configurar-se pelo período que apresenta

Em virtude das necessidades específicas de cada orientação da

maior radiação incidente da fachada.

fachada, a opção em configurar todas as fachadas com as mesmas

Sabe-se que a radiação no período do inverno é explorada como uma estratégia de projeto a permitir a incidência dos raios solares

dimensões de proteção, faz com que a configuração escolhida seja muitas vezes superdimensionada para determinada face do edifício ou aquém das necessidades de outra. O intuito da personalização 204

das proteções baseia-se em alcançar resultados mais assertivos,

resultado, pode-se perceber que a proteção apenas foi eficaz para a

priorizando a proteção das fachadas que possuem maior

fachada Norte e Leste no período das 10:00h. Às 15:30h, apesar da

necessidade. Essa solução contribui para que os locais no qual as

proteção solar, a radiação solar está incidindo em toda a fachada.

proteções possam apresentar menor dimensão, o ambiente interno

(Quadro 4.23 e 4.24).

não se prejudique em relação a iluminação natural. Como

1000 Lux 10:00h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.23: Iluminação natural às 10:00 e 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

205

Torção de 3° - kWh/m² - 21/06

Norte 10:00h

Norte 15:30h

Leste 10:00h

Oeste 15:30h

Quadro 4.24: Radiação solar na fachada às 10:00h e 15:30h 3° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

EXPERIMENTO 2 – PROTEÇÃO VERTICAL

determinada face. Como resultado, as simulações demonstraram

A simulação da proteção vertical é demonstrada através do quadro

perda com relação à iluminação natural no interior do ambiente.

4.25 e 4.26. O critério de sua utilização foi através da análise dos

Porém, essa solução privilegia o posicionamento da proteção de

resultados da radiação solar incidente na fachada do edifício,

maneira a possuir maior concentração dos elementos apenas nos

priorizando o menor espaçamento entre as lâminas de proteção

locais que houver maior incidência de radiação solar.

nos locais em que as simulações de radiação solar indicaram maior

Em vista de cada andar possui necessidades especificas na

índice de Kwh/m².

geometria torcida, a proteção solar e soluções para as fachadas,

No algoritmo desenvolvido, o espaçamento entre os brises são

podem ser exploradas de maneira a contribuir também com a

variáveis, assim como a quantidade de elementos em uma

estética da edificação. Todo caso, outros fatores podem 206

complementar a solução proposta para proteção solar do

controle solar, materiais opacos que possam impedir a entrada da

ambiente, como a instalação de vidros especiais, que apresentem

radiação, entre outros.

10:00h Torção de 3°

1000 Lux 21/03

21/06

23/09

21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.25: Iluminação natural com proteção vertical às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

207

O quadro 4.26 apresenta a radiação solar na fachada do edifício, Torção de 3° - kWh/m² 21.06 Período das 10:00 às 10:00h 15:30h

demonstrando que o critério foi utilizado no edifício como um todo. 15:30h

Os locais que apresentam a cor vermelha possuem maior radiação solar incidente, portanto, são os pontos nos quais foram priorizadas maiores concentrações de proteção. Já a cor azul, representam locais com menor radiação, privilegiando espaços com maiores aberturas e com menor necessidade de proteção solar.

Quadro 4.26: Radiação solar em edifício com proteção vertical às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017

208

EXPERIMENTO 3 – PROTEÇÃO MISTA

que apresenta maior exposição à radiação com maior extensão ao

A experimentação com a proteção mista (horizontal e vertical)

momento crítico, seguida pela fachada Oeste e posteriormente a

partiu do princípio no qual cada orientação da fachada apresenta

Leste.

características específicas e, portanto, necessidades distintas de

Com base nesses dados, a aplicação do algoritmo da proteção

proteção. Segundo a análise do período crítico (Quadro 3.1 e

mista,

Quadro 3.2) é evidente os momentos do dia no qual há maior

adaptabilidade das variáveis criadas, e como resultado, foi simulada

incidência de radiação solar na fachada. A partir desse quadro é

uma opção de proteção solar para composição da fachada, segundo

possível identificar que a fachada sul é aquela na qual há menor

estudos apresentados no item 3.7 “Estudos de Proteção das

necessidade de proteção, visto que antes do dia 21/06 a situação

Fachadas”, para máscara solar nas fachadas Norte, Sul, Leste e

crítica concentra-se das 14:30 às 15:30 horas. Por essa razão a

Oeste. (Quadro 4.27 e 4.28.)

levou

consideração

momento

crítico

para

fachada Sul, em comparação às demais é a que possui menor necessidade de proteção. Em contrapartida, a fachada Norte é a

209

1000 Lux 10:00h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.27: Iluminação natural com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

210

21/03 10:00 Norte

Leste

15:30 Norte

Oeste

21/06 10:00 Norte

Leste

15:30 Norte

Oeste

211

23/09 10:00 Norte

Leste

15:30 Norte

Oeste

21/12 10:00 Sul

Leste

15:30 Sul

Oeste

Quadro 4.28: Radiação solar em edifício com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017 212

EXPERIMENTO4 – PROTEÇÃO COM PAINEIS

envidraçados. Por outro lado, quando utilizados em locais

O experimento do algoritmo com painéis demonstra a composição

adequados, podem minimizar os ganhos de calor internos,

de uma fachada com cheios e vazios, no qual representa materiais de vedação e transparência (aberturas). A simulação da radiação

resultando em uma situação mais confortável devido a otimização da escolha do posicionamento dos mesmos. (Quadro 4.29 e 4.30)

solar na envoltória para os horários e datas estudados destacaram os pontos no qual há maior incidência de radiação solar na envoltória. A utilização de softwares de simulação, nesse caso, auxiliou nas tomadas de decisões com relação à customização da fachada. Uma vez que a proposta do edifício é conter elementos com materiais opacos (painéis) e transparência, o resultado dessa composição pôde ser assertivo em relação ao posicionamento dos painéis, priorizando sua utilização nos locais mais críticos devido a intensidade da radiação. Os resultados da simulação de iluminação natural no interior do ambiente demonstraram perda da iluminação no local em que os painéis são instalados, se comparado aos edifícios inteiramente 213

1000 Lux 10:00h Torção de 3°

21/03

21/06

23/09

21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.29: Iluminação natural com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

214

Torção de 3° - kWh/m² 21.06 Período das 10:00 às 10:00h 15:30h

15:30h

Quadro 4.30: Radiação solar em edifício com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017 215

EXPERIMENTO 5 – SOLUÇÃO DE FACHADA

adaptabilidade das lâminas, quando móveis, se adaptam às

A aplicação deste algoritmo, assim como nos demais, o critério

mudanças da trajetória solar. Essa solução, não apresenta essa

utilizado foi baseado nos resultados apresentados com relação à

característica. (Quadro 4.32)

radiação solar na envoltória do edifício. A iluminação interna

Conforme já mencionado anteriormente, a busca por melhores

apresenta um potencial de menor alcance, se comparado ao

resultados para o conforto no interior do ambiente, assim como

edifício todo envidraçado, devido a diminuição da transparência.

maior eficiência do edifício baseia-se em vários fatores, neste caso,

Por outro lado, a proposta conta com a estratégia de priorizar com

para se atingir resultados mais significativos, poderiam ser previstos

fechamentos as áreas que recebem maior radiação solar e maior

vidros com performances de melhor desempenho, como modelos

transparência nas áreas de menor incidência da radiação. (Quadro

especiais de controle solar.

4.31) As áreas na qual há maior concentração de Kwh/m² possuem maior percentual de áreas opacas, e aquelas nas quais há menor concentração, maior uso de transparências. Na proteção solar, a

216

10:00h Torção de 3°

1000 Lux 21/03

21/06

23/09

21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.31: Iluminação natural em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

217

Torção de 3° - kWh/m² 21.06 Período das 10:00 às 10:00h 15:30h

15:30h

Quadro 4.32: Radiação solar em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017

218

4.1 DISCUSSÃO

resulta em fachadas, na qual cada pavimento possui necessidades particulares.

A partir das simulações foi possível evidenciar a incidência da radiação solar na fachada do edifício e o comportamento da iluminação natural no interior do ambiente. Como resultado, ficou claro que a torção não favorece a iluminação natural no ambiente interno do edifício. O modelo com melhor desempenho, dentre os casos estudados, é o edifício com geometria retilínea para todos os casos de configuração das aberturas.

Para torção de 3° a envoltória fica mais exposta aos raios solares, sendo uma estratégia para minimizar os ganhos de calor internos ao ambiente, a exploração da geometria solar como proteções ao edifício. No entanto na torção de 6°, devido a inclinação das paredes, alguns pontos ficam prejudicados e expostos aos raios solares, porém outros, ficam protegidos, resultando em menor radiação solar na fachada, consequentemente menor acumulo de

Se por um lado a torção não favorece a iluminação natural, a

calor no material e menor massa térmica transmitida ao interior.

radiação solar na fachada apresenta resultados contrários. À

Nesse caso, pode-se utilizar maiores aberturas na fachada,

medida que o edifício é torcido maior a radiação solar direta

otimizando a iluminação natural.

incidente nos ângulos em que a fachada fica mais exposta. Por outro lado, a geometria colabora para o auto sombreamento da envoltória. Nesse sentido é possível constatar que à medida que a geometria é torcida menor a necessidade de instalação de proteções solares em toda a extensão do edifício. Seria possível pensar em soluções de projeto personalizadas, de acordo com as necessidades de proteção de cada andar, uma vez que a torção

Os resultados quanto a radiação solar incidente na geometria torcida, se aproxima da solução abordada na obra Beijing Greenland Center do escritório Skidmore, Owings, and Merrill (SOM).

Segundo

pesquisa

sobre

soluções

fachadas

contemporâneas, o vidro trapezoidal foi instalado na edificação com a finalidade de melhorar o desempenho térmico do edifício e obter redução do ganho de calor solar. A solução quanto à forma da

219

fachada obtém melhores resultados se comparada com o

demonstrado que os ambientes com maiores percentuais de

desempenho de uma fachada de vidro totalmente plana.

abertura na fachada possuem melhores resultados em relação à

Podemos observar a diminuição da quantidade de lux de maneira

iluminação natural, é necessário avaliar que esse fator também

rápida no ambiente à medida que se distancia das janelas e ganho

contribui com maior incidência de radiação solar, resultando em

de iluminação de acordo com maiores dimensões das aberturas.

ganhos de calor no interior do edifício. A boa solução passa a ser

Porém destaca-se melhores resultados em relação às alturas da

aquela que apresenta o equilíbrio entre as necessidades luminosas

janela, se comparado à largura da mesma.

e proteção solar.

A compreensão da radiação solar, pode ainda favorecer a opção

A simulação quanto ao desempenho do edifício pode colaborar

pela alternativa em prever varandas na edificação, dado que nas

como estratégia para organização do layout no interior dos

extremidades das plantas de piso, há maior incidência de radiação,

ambientes. O conhecimento de que determinada área do edifício

e com isso, as varandas poderiam ser ambientes favorecidos, como

possui maior ou menor concentração de calor, é decisivo na

ambientes externos com alto índice de radiação solar. No

definição do uso do espaço de maneira consciente e assertiva.

levantamento realizado sobre edifícios torcidos, foi observado que

Através dos algoritmos criados são possíveis várias outras

alguns possuem essa configuração nos pavimentos.

combinações dos parâmetros. Na modelagem paramétrica é

Conforme afirmação das autoras Corbella e Yannas, o clima tropical

alcançado o inesperado, uma vez que novas formas podem surgir

é caracterizado por possuir abundante iluminação e por essa razão

através das variações pré-definidas. Contudo, a intenção da

não apresenta a necessidade das aberturas das edificações

aplicação de algoritmos para proteção solar no edifício modelo, é a

possuírem grandes vãos. Essa reflexão se faz necessária quando

demonstração de uma solução possível para cada uma das

observamos o número de edifícios que possuem fachadas

proteções levando em consideração os resultados apresentados

totalmente

pelo momento crítico de radiação solar, bem como os resultados

envidraçadas.

Embora

simulações

tenham

220

das simulações de iluminação natural e radiação para a geometria

estudado, propostas correções, alterações, novas avaliações, e por

torcida.

fim, a decisão.

Conforme apontado por Mark Burry, cada vez mais, será necessário

É possível identificar o caráter contemporâneo pela exploração e

que o arquiteto seja um programador, ressaltando o perfil do

busca por respostas a respeito de uma melhor configuração da

profissional arquiteto que tem mudado ao longo do tempo, um dos

fachada, englobando os diversos componentes que a configuram,

fatores, consiste na inserção da modelagem paramétrica, que

sejam proteções solares, vidros ou materiais utilizados. Essa

envolve necessariamente uma mudança da maneira de pensar e

percepção está presente em escritórios de arquitetura, grupos de

desenvolver o projeto.

pesquisa científica e trabalhos acadêmicos muito recentes que vêm

Conforme apontado por Gonçalves e Baker (2015) a proteção solar

buscando respostas nesse sentido.

de sombreamento, no Brasil, resultam em uma das estratégias mais

importantes para o bom desempenho ambiental dos edifícios, em

computacionais como auxilio para desenvolvimento do projeto,

relação a redução da demanda energética.

avaliando as necessidades de proteção solar, satisfação de

Essa pesquisa visa colaborar com a ampliação da experimentação

iluminação no interior do ambiente e até mesmo propostas

através das ferramentas computacionais, em função de aumentar o

inovadoras para fachadas com modelagem paramétrica. Essa

potencial de variabilidade na qual a arquitetura pode trabalhar,

pesquisa desenvolve algoritmos específicos para estudar dimensões

alinhado à eficiência no que diz respeito aos resultados gerados por

distintas de abertura das janelas e proteções solares, para

simulações. Contudo as avaliações propostas são base de um

geometria torcida do edifício, no qual o comportamento da

contínuo processo, em que são realizadas as simulações, feitas

radiação solar incidente na fachada difere-se da de um edifício

análises dos resultados, voltando-se à forma do elemento

ortogonal. Com isso, as necessidades do edifício passam a ser

pesquisas

estudam

uso

ferramentas

particulares. 221

Há dificuldades ao trabalhar com algoritmos e simulação com

acadêmico como profissional. A oportunidade de utilizar as

modelagem paramétrica, uma vez que a utilização desses softwares

tecnologias digitais colabora em expandir novas possibilidades.

é pouco explorada no Brasil. O uso dessas ferramentas está

Este trabalho visa colaborar com estudos a respeito da edificação

concentrado atualmente em alguns grupos de pesquisa vinculados

valorizando estratégias que otimizem a energia passiva em

às universidades ou em menor escala em escritórios de arquitetura.

projetos, resultando em ganhos com economia de energia

A própria medição dos dados meteorológicos passa a ser essencial

(eficiência energética) e com o bem-estar do ser humano. Na

para que possam ser utilizados de maneira a servir de input aos

contemporaneidade há uma mudança radical na maneira de

softwares, que antecipam as soluções via computador através das

projetar, construir e pensar formas no espaço. Edifícios de formas

simulações. Quanto maior e mais detalhado o mapeamento

curvilíneas e de dupla curvatura demonstram que estamos em

referente às questões climáticas da cidade, melhor e mais confiável

outra fase.

passam a ser os resultados das simulações. Atualmente a cidade de

Conforme afirma Schumacher, a beleza está vinculada à eficiência

São Paulo conta com algumas estações de medição, que têm seus

desempenhada pela edificação, seja através da relação com os raios

dados divulgados e aproveitados para serem utilizados nos

solares ou na eficiência em filtrar a luz do dia. É essa relação da

softwares, porém, muitos locais ainda não possuem acesso a essas

busca pela forma vinculada à performance, e estudos que

medições. No que diz respeito à área climática, é essencial a

correlacionam beleza ao desempenho funcional que esta pesquisa

medição a longo prazo, para que as informações de vários anos

está inserida.

possam ser comparadas. Outro aspecto que demonstra a atualidade da pesquisa está no surgimento e aprimoramento de softwares de análises ambientais que vêm, cada vez mais, sendo utilizados, tanto em meio 222

CAPÍTULO 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

colaboram para compreensão dos fenômenos estudados e consequentemente as tomadas de decisão.

A maneira convencional de projetar com o uso do computador consiste em utilizar softwares que disponibilizam todas as ferramentas necessárias para desenvolvimento do projeto. Neste trabalho foi desenvolvido um conjunto de procedimentos via algoritmos e scripts próprios para trabalhar em situações especificas e particulares, com a finalidade de investigar o comportamento da iluminação natural no interior do ambiente e

O uso dos algoritmos na área da arquitetura tem como característica exigir dos profissionais conhecimentos específicos de ciência da computação, por esse motivo sua exploração se ateve ao meio científico. Dessa maneira, é possível verificar que os estudos que envolvem essa aplicação à arquitetura ainda estão focados em alguns centros de pesquisas.

radiação solar incidente na fachada. Até os anos 90, as simulações

Há poucas pesquisas que utilizam plug-ins como ladybug e

eram feitas em softwares prontos, o que é contemporâneo nos

honeybee atualmente. A contribuição do trabalho está associada à

últimos 15 anos, é a criação de algoritmos resultando em uma

criação de algoritmos para dar soluções a situações que até então

solução contemporânea de projetar.

são pouco estudadas, em termos de geometria, investigação das

Atualmente é possível através do uso da modelagem paramétrica produzir uma série de combinações e, portanto, soluções diferentes

formas curvilíneas, estudo das proteções solares. Há contribuição original nos resultados obtidos, através do conjunto de simulações.

a uma mesma investigação. A dificuldade tem se tornado as

Diante da quantidade de novos edifícios com geometria torcida,

decisões frente às múltiplas escolhas necessárias para a realização

que tem surgido nos últimos anos, torna-se cada vez mais

de um projeto, que naturalmente, envolve grande quantidade de

importante e fundamental criar algoritmos para dar soluções únicas

variáveis. Nesse aspecto, a utilização do auxílio de programas de

a curvaturas únicas. E a disponibilidade das informações embutidas

computador que expressam resultados gráficos, como simulações,

nos softwares de simulação aos usuários favorece a interpretação e análise dos resultados. 223

Há muitas dificuldades, obstáculos e certamente muito mais

pensamento em um mundo de ideias paramétricas: conceber a

trabalho a ser desenvolvido nesta área. Muitas pesquisas serão

partir de parâmetros.

necessárias para poder entender e interpretar melhor esses novos

Alguns obstáculos ainda devem ser vencidos para a melhor

plug-ins.

aplicação da modelagem paramétrica, como a melhoria da

Os usos de tecnologias digitais possuem características específicas

formação tanto do ponto de vista do pensamento geométrico,

tanto para processo de projeto como para colaboração no

como do pensamento algorítmico, que hoje caracterizam-se

aprendizado

conhecimento,

insuficientes. É importante que o arquiteto tenha um bom

informações e aprendizado no que diz respeito ao entendimento da

conhecimento de geometria, para conceber edifícios com formas

ferramenta e um trabalho conjunto que resulta na criação de

complexas, sendo fundamental o pensamento tridimensional.

algoritmos.

O estudo da iluminação no ambiente permite com que sejam

Na atualidade os arquitetos se apropriam de ferramentas para

adotados no projeto as soluções que melhor apresentaram

propor projetos melhores, concebendo o edifício e simulando.

desempenho, e dessa maneira, maximizar o aproveitamento da

Estão sendo conduzidos a criar scripts para simular. Um exemplo

iluminação natural, fazendo com que o uso da iluminação artificial

disso são os edifícios que foram apontados como estudos de caso,

seja minimizado.

no qual, muitos estão sendo concebidos com a auxilio dessas

Neste trabalho as simulações foram conduzidas para resultar no

ferramentas.

máximo aproveitamento da iluminação natural e minimizar a

Modelar parametricamente não é só gerar uma quantidade maior

incidência de radiação solar na fachada em todas as orientações do

de opções, é ter consciência sobre cada etapa do processo de

edifício, levando em consideração que cada uma delas possui

projeto. Matematicamente, poder definir uma curvatura no espaço,

características especificas. Em arquitetura, uma série de critérios

e todos os elementos necessários, culminando em introduzir o

são levados em consideração para tomadas de decisão, dessa

coletivo

através

troca

224

maneira, a solução a ser escolhida para o edifício, deve ser aquela

experimentos através do uso de algoritmos e investigação dos

atenda às necessidades estéticas, funcionais, ambientais, etc.

novos métodos de projetar com scripts na contemporaneidade.

Através das análises das simulações, quanto menor a torção da edificação, melhores são os resultados da iluminação natural no

5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

interior do ambiente, ou seja, o edifício torcido comparado à geometria retilínea não contribui para iluminação natural. Com

Novas pesquisas podem ser desenvolvidas em relação a

relação à radiação solar, quanto maior a torção, maior a exposição

investigação da performance da iluminação e radiação solar no

em determinados pontos da fachada e maior o auto sombreamento

edifício com proteções solares, utilizando parâmetros diferentes

em outros. Quanto ao dimensionamento das aberturas, observou-

dos utilizados nesta pesquisa. Poderão ser estudados outros

se melhores resultados nas janelas que possuem maior altura, se

critérios

comparado à largura.

complementação do trabalho realizado, em busca de melhores

Como já foi afirmado anteriormente, o que se propõe através deste

condições aos usuários.

estudo é justamente obter consciência do comportamento da

Estudo da tectônica, averiguando até qual altura é possível o uso de

iluminação natural e radiação solar no projeto, conhecimento do

proteção solar externa à edificação no que diz respeito aos ventos.

processo para utilização de softwares como subsídio e ferramenta

E desdobramentos em relação ao conforto visual devido ao uso

de trabalho, e a partir dos resultados obtidos, ser assertivo em

desses dispositivos.

conforto

como

ventilação

natural

como

relação à decisão final. A importância do trabalho, relaciona-se ao estudo da geometria, do uso de simulações, consciência do processo

projeto

contemporaneidade,

desenvolver

225

______. NBR 15.575-1: Edifícios habitacionais – Desempenho –

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234

GLOSSÁRIO

F Fator de luz diurna – razão entre a luz natural direta ou indireta

provinda da abóboda celeste e a iluminação da abóboda celeste

Albedo – Porcentagem de energia refletida em relação a incidente.

totalmente obstruída.

Também chamado de refletância.

Fatores de sombra – Proteções solares

Algoritmo - Conjunto de regras e procedimentos lógicos

precisamente definidos que levam à solução de um problema.

Generative Components – Software CAD desenvolvido pela Bentley

Systems.

Blobs – Superfícies orgânicas, portanto, não ortogonais e sem

Geometria arquitetural - Desenvolvimento de novas ferramentas

repetição.

para a criação de modelos digitais que atendem aspectos quanto à

forma, e já incorporem requisitos quanto à estrutura, materiais,

Dia típico de verão – representa o dia mais quente do ano segundo

construção.

a média do período dos últimos 10 anos, considerando temperatura

do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar.

Prateleira de luz – componente posicionado no plano de abertura

Dia típico de inverno – representa o dia mais frio do ano segundo a

da fachada acima do nível de visão com finalidade de proteger da

média do período dos últimos 10 anos, considerando temperatura

incidência da radiação direta e redirecionar a luz natural no

do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar.

ambiente interno.

Performance Based Design - Performance da edificação desde a

Envelope Solar - O maior volume que um edifício pode ocupar sem

fase de concepção.

causar sombreamentos indesejados nas edificações vizinhas

R 235

Radiação infravermelha – Radiação de onda longa, com

Twist - Repetição de um plano que possui rotação em torno de um

comprimento entre 0,8 e 100 micras.

eixo.

Refletância – O mesmo que albedo.

Requisitos de desempenho – condições que expressam de forma

Umidade Relativa (UR) – Relação entre a quantidade de vapor de

satisfatória os requisitos que a edificação deve apresentar a seus

água existente no ar e a que poderia ocorrer sem ocorrer a

usuários.

condensação. É expressa em porcentagem.

T Tordo - São superfícies paraboloides hiperbólicas que se ligam a uma estrutura de edifício ortogonal. Transmissão luminosa – É a quantidade de energia luminosa que passa pelo vidro.

236

APÊNDICE APÊNDICE A – Tabela edifícios com geometria torcida

OBRA

NOME POPULAR

ABSOLUTE TOWERS (TORRE A)

"Marilyn Monroe Towers"

ABSOLUTE TOWERS (TORRE B)

"Marilyn Monroe Towers"

AL BIDDA TOWER

IMAGEM

ESCRITÍRIO

CLIENTE

ANO PROJ

INÍCIO CONSTR.

TÉRMINO CONSTR.

CIDADE

PAÍS

CONSTR/ PROJETO

USO

ALTURA

PAV

ÁREA PROJ

TORÇÃO

PROTEÇÃO SOLAR/ ESTRATÉGI A DESEMPEN HO

FONTES

Arquitects MAD, BURKA Architects INC.

Fernbrook / Cityzen

2006

2012

Mississauga, Ontario

Canadá

Construído

Residencial

170m

Tower A: 45,000m²

Até 8° por andar

Varandas

http://www.archdaily.com/306566/absolute-towers-madarchitects http://www.i-mad.com/work/absolute-towers/?cid=4 http://edition.cnn.com/2013/09/18/travel/2012-bestnew-skyscraper/ http://www.urbanismo.com/arquitecturayurbanismo/deli cia-canadiense-absolute-towers-de-ma-yansong-y-susmad/ http://archinect.com/features/article/47034/upstartsmad-office IMAGEM http://www.arqhys.com/absolute-towers-por-madarchitects.html

Arquitects MAD BURKA Architects INC.

Fernbrook / Cityzen

2006

2012

Mississauga, Ontario

Canadá

Construído

Residencial

150m

40,000m²

Até 8° por andar

Varandas

Idem Anterior

Não informado

http://skyscrapercenter.com/building/al-biddatower/1356 http://www.baminternational.com/sites/default/files/do main-616/documents/al_bidda_tower_dohaqatar-6161468246380664945624.pdf https://www.accsal.com/projects/al-bidda-tower/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

GHD Global

Platinum Tower Company

2006

2009

Doha

Qatar

Construído

Escritórios

215m

Área construída 87.000m²

1.364° por andar Total 60°

237

AL HAMRA TOWER

AL MAJDOUL TOWER

AVAZ TWIST TOWER

BALTIMORE TOWER

Skidmore, Owings and Merrill

Não informado

2011

2004

2011

Cidade do Kuwait

Kuwait

Construído

Misto

412m

Área Terreno: 10.000 m² Área de Projeto: 195.000 m 2

Consolidated Consultants Group; Zeidler Partnership Architects

Al Daffah Group

2007

2013

Riyadh

Arábia Saudita

Construído

Comercial

232m

119.000m²

ADS Studio

SOM Skidmore, Owings & Merrill

HSB Malmö Dnevni Avaz

Baltimore Wharf

2006

2016

2006

Saravejo, Bósnia e Herzegovina

Londres

Iugoslávia

Inglaterra

Construído

Em construção

Escritórios

Misto

176m

150m

Não informado

Geometria da edificação

http://www.alhamra.com.kw/business-tower/towerstructure/ http://www.som.com/projects/al_hamra_tower http://www.fierasdelaingenieria.com/al-hamra-tower-dekuwait/ http://www.archdaily.com.br/br/01-20490/al-hamrafirdous-de-som-uma-das-melhores-invencoes-segundo-arevista-times

2.5° por andar Total 135°

Não informado

http://www.ccjo.com/en/content/al-majdoul-tower http://skyscrapercenter.com/riyadh/al-majdoultower/14451/

Vidro

https://www.schueco.com/web2/ro/verarbeiter/produkt e/tueren/aluminium/schueco_ads_65_ni/refId:14495492?dd_produkte=0&dd_material=0&dd_seri e=0&dd_land=0&dd_bundesland=0&dd_standort=0 http://www.yourglass.com/agc-glasseurope/be/en/solar_control_glazing/stopsol/silverlight/pr ivablue/product_description.html http://www.avaztwisttower.ba/ http://www.bosnas.ba/File/bosna-ads/projects.htm http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape http://www.bosna-s.ba/File/bosna-ads/projects.htm

32.000 m²

Total 90°

Área do sítio 3.950m² Área do projeto 115.000m²

2.182° por andar Total 96°

Varandas

http://www.som.com/projects/baltimore_tower http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

238

BBI INFO TOWER

CANTON TOWER

CHICAGO SPIRE

CITYLIFE MILANO OFFICE TOWER

Guangzhou TV & Sightseeing Tower

SOM Skidmore, Owings & Merrill

Baltimore Wharf

IBA Information Based Architecture

Guangzhou New TV Tower Co., Ltd.

Santiago Calatrava

Zaha Hadid Fachada ARUP

Related Midwest

City Life Consortium

2016

2004

2005

2004

2005

2004

2010

2011

2015

Londres

Guangzhou

Chicago

Milão

Inglaterra

China

Estados Unidos

Itália

Em construção

Construído

Em construção

Misto

Torre de TV

Residencial

Misto

150m

610m

Não infor mad o

610m

170m

Área do sítio 3.950m² Área do projeto 115.000m²

11.400m²

150

300.000m²

Sítio 122,700m² Torre de escritórios 67.000m² Comércio 15.000m² Estacionam ento 40.700m²

2.182° por andar Total 96°

Não informado

Total 360°

1.127° por andar Total 49.6°

Varandas

http://www.som.com/projects/baltimore_tower http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Não informado

http://www.cantontower.com/en/about.aspx?code=0101 http://www.archdaily.com/89849/canton-towerinformation-based-architecture http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twistcanton-tower/

Não informado

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Não informado

http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html http://www.zaha-hadid.com/architecture/citylife-milano/ http://www.silvanototi.it/mobile/en/default.aspx?id=335 http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

239

COCO GROVE AT GRAND BAY (TORRE NORTE)

COCO GROVE AT GRAND BAY (TORRE SUL)

DALLAS ROLEX TOWER

DANCING TOWER

Bjarke Ingles Architects (BIG)

Terra Group

Não informa do

Terra Group

Não informa do

Kengo Kuma

Harwood Interntional

Não informa do

2016

Texas

Estados Unidos

Studio Libeskind

Sonho Hub, AMC Yongsan Developme nt Co., Ltd.

Não informa do

Seul

Coréia do Sul

2015

Miami

Estados Unidos

Em construção

Miami

Estados Unidos

Em construção

Residencial

94m

58.900m²

1.843° por andar Total 38.7°

Varandas

http://www.big.dk/#projects-coco http://groveatgrandbay.com/ http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin/pg_dinami ca.php?id_pag=345 http://www.miamiimoveisfl.com/grove-at-grand-bay/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx http://arquitectura.estudioquagliata.com/socializarq/thegrove-at-grand-bay-big

1.843° por andar Total 38.7°

Varandas

Idem Anterior

Residencial

94m

58.900m²

Em construção

Escritórios

Não informa do

Não infor mad o

Área total 12.714 m² Área de escritórios 5.241 m²

Não informado

Brise Horizontal

http://kkaa.co.jp/works/architecture/dallas-rolex-tower/ http://www.bizjournals.com/dallas/news/2015/08/11/har wood-international-unveils-rolex-building.html http://www.dezeen.com/2015/08/12/kengo-kuma-rolexbuilding-office-tower-underway-dallas-texas/

Projeto

Residencial

189m

265.000 m²

Não informado

http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-bystudio-daniel-libeskind/ http://libeskind.com/work/dancing-towers/

240

DANCING TOWER

DIAMOND TOWER

EUROPEAN CENTRAL BANK (ECB) (TORRE NORTE)

Studio Libeskind

Sonho Hub, AMC Yongsan Developme nt Co., Ltd.

Não informa do

Seul

Coréia do Sul

Projeto

Residencial

189m

265.000 m²

Não informado

http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-bystudio-daniel-libeskind/ http://libeskind.com/work/dancing-towers/

Studio Libeskind

Sonho Hub, AMC Yongsan Developme nt Co., Ltd.

Não informa do

Seul

Coréia do Sul

Projeto

Residencial

189m

265.000 m²

Não informado

http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-bystudio-daniel-libeskind/ http://libeskind.com/work/dancing-towers/

The Diamond

Buruoj Engineering Consultant

Al-Masarat Constructio n Co, Ltd

Não informado

http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Não informado

http://www.coophimmelblau.at/architecture/projects/the-new-premisesof-the-european-central-bank-ecb/

Coop Himmelblau

European Central Bank (ECB)

20032014

2011

2019

2014

Jeddah

Frankfurt

Arábia Saudita

Alemanha

Em construção

Construído

Residencial

Misto

432m

Não informado

3.871° por andar Total 360°

185m

Não infor mad o

Área do sítio 120.000m² Área do projeto 184.000m²

Não informado

241

EUROPEAN CENTRAL BANK (ECB) (TORRE SUL)

EVOLUTION TOWER

FOLSOM BAY TOWER

City Palace Tower, Wedding Palace

Coop Himmelblau

Gorproject, RMJM, Kettle Collective

Studio Gang

European Central Bank (ECB)

City-Palace LLC; ZAO Desenvolvi mento Snegiri; Transneft

Tishman Speyer

20032014

2005

Não informa do

2008

2014

2015

2018

Frankfurt

Moscow

São Francisco

Alemanha

Rússia

Estados Unidos

Construído

Projeto

Misto

Escritórios

Residencial

165m

245.9m

121,90 m

Não infor mad o

Área do sítio 120.000m² Área do projeto 184.000m²

Não informado

http://www.coophimmelblau.at/architecture/projects/the-new-premisesof-the-european-central-bank-ecb/

169.000m² Sítio 82.000m² Área projeto

3º por andar Total 135°

Vidro

http://skyscrapercenter.com/moscow/evolutiontower/19725/ http://www.rencons.com/en/projects/evolution-tower http://megaengenharia.blogspot.com.br/2015_10_01_arc hive.html http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html http://www.rmjm.com/portfolio/city-palace-tower/ http://www.e-architect.co.uk/moscow/city-palace-towermoscow http://www.citytowers.ru/viewtopic.php?pid=18088 http://www.bdonline.co.uk/how-rmjm-does-the-twist-inrussia/3106332.article http://kettle.co/moscow-city-evolution-tower/

480,000 m²

Torção Variável nos diferentes lados da torre

Janelas bay window

http://studiogang.com/projects/architecture http://www.bdcnetwork.com/first-look-jeanne-gangreinterprets-san-francisco-bay-windows-new-skyscraperscheme

242

GEHRY TOWER

GREEN8

HUNTINGDO N ESTATE

INFINITY TOWER

CAYAN TOWER

Frank Gehry

Serviços de Transporte Hanover (USTRA)

Agnieszka Preibisz Peter Sandhaus

Não informado

AL_A

Londonewc astle

SOM Skidmore, Owings & Merrill

Cayan Investiment oe Desenvolvi mento

Não informa do

20122013

2009

2005

2001

2006

2008

Hanover

Alexanderpl atz, Berlim

Shoreditch, Londres

2013

Dubai

Alemanha

Inglaterra

Emirados Árabes Unidos

Construído

Projeto

Construído

Escritórios

Não informa do

Residencial

Não informa do

Não infor mad o

Misto

Não informa do

Não infor mad o

Residencial

307m

Não informado

30.000 m²

Não informado

16,220m²

Não informado

Brise Horizontal

3.026.50m² sítio 111.000 m 2

1.233° por andar Total 90°

Geometria da edificação

http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html

http://petersandhaus.blogspot.com.br/2013/11/green8vertical-garden-city-for-berlin.html http://www.apconberlin.de/projects/projectsdetail/controller/Project/id/1/ action/show/ http://www.dezeen.com/2013/10/24/green8-twistedskyscraper-by-agnieszka-preibisz-and-peter-sandhaus/ http://nomadaq.blogspot.com.br/2014/03/agnieszkapreibisz-y-peter-sandhaus.html

http://www.dezeen.com/2011/05/16/huntingdon-estateby-amanda-levete-architects/ http://www.ala.uk.com/wpcontent/uploads/2015/01/AL_A-Brochure.pdf

http://www.som.com/projects/cayan_tower#sthash.qulEr Saz.dpuf http://skyscrapercenter.com/building/cayan-tower/464 http://cayan.net/portfolio-more.php?project_id=1 http://www.architectmagazine.com/design/buildings/cay an-tower-designed-by-skidmore-owings-merrill_o http://jazztravels.com/twisted-skyscrapers-in-andaround-the-world/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

243

KUWAIT TRADE CENTER

LAKHTA CENTER

MODE GAKUEN SPIRAL TOWERS

NAZA & LTH TOWER (TORRE A)

Al Tijaria Tower

Nome do complexo: Platinum Parque

NORR

Kettle Collective

Nikken Sekkei Makoto Wakabayashi

RSP Architects Sdn Bhd

Commercial Real Estate Company

Gazprom

Mode Gakuen

Naza Group NAZA TTDI Sdn Bhd

Não informa do

2011

Não informa do

2010

2005

2012

2005

2011

2009

2018

2008

2014

Cidade do Kuwait

Saint Petersburg

Aichi

Kuala Lampur

Kuwait

Rússia

Japão

Malásia

Construído

Em construção

Construído

Escritórios

Misto

218m

462m

170m

215,5m

60,386 m²

17 hectares 330,000m 2

3.540.06m² Sítio 2.365.75m² projeto

2.285m² Área útil 532.470 47.000m²

1° por andar Total 45°

1.047° por andar Total 90°

Não informado

http://www.norr.com/global/projects/al-tijaria-tower-58 http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.htm http://skyscrapercenter.com/building/al-tijariatower/1373

Fachada dupla

http://kettle.co/lakhta-tower-2/ http://lakhta.center/en/about/project/ http://skyscrapercenter.com/building/lakhtacenter/12575 http://archinect.com/mariakuzminskaia/project/lakhtacenter http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Fachada dupla

http://www.nikken.co.jp/ja/work/projects/N030005.html http://www.ctbuh.org/TallBuildings/FeaturedTallBuildings /Archive2009/ModeGakuenSpiralTowersNagoyashi/tabid/ 4235/language/en-US/Default.aspx http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html http://www.nikken.co.jp/en/projects/education/buildings /mode-gakuen-spiral-towers.html http://openbuildings.com/buildings/mode-gakuen-spiraltowers-profile-3240 http://skyscrapercenter.com/nagoya/mode-gakuenspiral-towers/2761

Núcleo de forma cilíndrica

http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape http://www.theedgeproperty.com.my/content/helixnaza-tower-third-building-klcc%E2%80%99s-platinumpark http://skyscrapercenter.com/kuala-lumpur/naza-tower1/12510/ http://www.iproperty.com.my/propertylisting/4337503/p ersiaran-klcc-office-forrent#leCWRyc3e47Bt6R3.97 http://www.nazatower.com/

244

NAZA & LTH TOWER (TORRE B)

NEW YORK TOWER

NINGBO BANK OF CHINA HEADQUART ERS

OPUS HONG KONG

Nome do complexo: Platinum Parque

RSP Architects Sdn Bhd

Naza Group NAZA TTDI Sdn Bhd

Coop Himmelblau

Gladden Properties LLC Equities, New York, USA

SOM Skidmore, Owings & Merrill

Ningbo City investment and Developme nt Co.,Ltd.

Frank Gehry

Não informado

2010

2006

2016

Não informa do

2011

2014

2012

Kuala Lampur

Nova York

Ningbo, Zhejiang

Hong Kong

Malásia

Estados Unidos

China

Hong Kong

Construído

Projeto

Construído

Misto

Residencial

Misto

Residencial

163,4m

305m

246m

43m

2.285m² Área útil 532.470 47.000m²

Não informado

Núcleo de forma cilíndrica

Idem Anterior

Área do sítio 4.314m² Área do projeto 77.300m²

Total 50°

Não informado

http://www.coophimmelblau.at/architecture/projects/new-york-tower/

Área sítio 11.200m² Área projeto 107.787m²

1.176° por andar Total 60°

Não informado

http://www.som.com/projects/ningbo_bank_of_china_he adquarters http://www.yxgac.com/en/proj_view.aspx?id=25 http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Não informado

http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html http://www.opushongkong.com/en/The_Building.html http://www.arcspace.com/features/gehry-partnersllp/opus-hong-kong/ http://www.friv5games.com/frank-gehry-floor-plans/

Não informado

245

PENANG GLOBAL CITY CENTER PGCC

PwC TOWER

REGENT EMIRATES PEARL

REVOLUTION TOWER

PwC Gauteng

F&F Tower

Asymptote Architecture

Abad naluri Sdn. bhd. Desenvolve dor: Abad Naluri, uma subsidiária da Equine Capital

20062008

Penang

Malásia

Projeto

LYT Architecture Concepts

Attacq Waterfall Investment Company; Pricewaterh ouseCooper s

Não informa do

2015

2018

Midrand

África do Sul

Em construção

Dennis Lems Architects Associates DeSimone

Pinzon Lozano & Asociados Arquitectos

Arabian Constructio n Company

F&F Properties

Não informa do

2003

2008

2014

2011

Abu Dhabi

Cidade do Panamá

Emirados Árabes Unidos

Panamá

Construído

Misto

Não informa do

Escritórios

106m

Hotel

Escritórios

255m

230m

Área total: 1.000.000 m2 Construído 911.500 m2

Não informado

Persianas

http://www.asymptote.net/#!untitled/zoom/c1apb/imag e1zjz http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape http://www.arcspace.com/features/asymptotearchitecture/penang-global-city-center/

40.000m²

1.154° por andar Total 30°

Não informado

http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/ http://www.engineeringnews.co.za/article/pwc-toestablish-r15bn-26-storey-hq-at-waterfall-city-2015-01-27

1.400.000m ²

50.500m²

0.481° por andar Total 25°

Total 360°

Varandas

Não informado

http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin/pg_dinami ca.php?id_pag=345 http://www.de-simone.com/projects/project/regentemirates-pearl-hotel/ http://www.dlarch.eu/projects/emirates-pearl-hotel-2 http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

http://www.plasoc.com/revolution http://www.amusingplanet.com/2013/04/twistedskyscrapers-around-world.html http://arquitectobra.blogspot.com.br/2013/07/proyectodestacado-torre-f-revolution.html http://skyscrapercenter.com/building/ff-tower/953 http://www.buypanamarealestate.com/property/revoluti on-tower

246

ROCHE TORRE

SAMA TOWER

SHANGHAI TOWER

Herzog& de Meuron

WS Atkins & Partners

Gensler

Roche

2007

Não Informado

Não informa do

Shangai Constructio n Group

Não informa do

2008

2006

2008

2011

2009

2015

Basileia

Suíça

Dubai

Emirados Árabes Unidos

Lujiazui, Xangai

China

Construído

Misto

Residencial

Misto

165m

194m

632m

75.000 m2 de área bruta de construção ( GFA ) no estágio 1 • 25.000 m2 GFA na fase 2

Total de área bruta: 118,249m2

121

410.000m² acima da terra 166.000m² abaixo

Não informado

0.938° por andar Total 120°

Não informado

Fachada dupla

http://free-d.nl/project/show/id/436/subCat/shape http://forgemind.net/phpbb/viewtopic.php?f=24&t=9151 http://www.skyscrapernews.com/images/pics/1618Herzo gAndDeMeuronWriggleIntoBasel_pic1.jpg

http://www.e-architect.co.uk/dubai/sama-tower http://www.atkinsglobal.com/en-gb/projects/sama-tower https://br.pinterest.com/pin/291889619575961201/ http://skyscraperpage.com/cities/?buildingID=39533

http://du.gensler.com/vol6/shanghai-tower/#/technicalinnovation http://tecnologia.terra.com.br/noticias/0,,OI3367358EI12882,00Predio+torcido+sera+o+mais+alto+da+China.html http://du.gensler.com/vol6/shanghai-tower/ http://www.arcspace.com/features/gehry-partnersllp/opus-hong-kong/ http://www.friv5games.com/frank-gehry-floor-plans/ http://glasslaminatingsolutions.kuraray.com/laminatedglass-news/2016/enhanced-strength-edge-performanceand-visual-clarity-of-sentryglasr-interlayer-key-to-theshanghai-towers-unique-twisting-double-skin-glassfacade/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

247

SKY-ARC

Não informado

http://www.coophimmelblau.at/architecture/projects/sky-arc-sci-arc/

Não informado

http://www.coophimmelblau.at/architecture/projects/sky-arc-sci-arc/

Total 30°

Não informado

http://www.corgan.com/projects/tower-hermann-park/

Não informado

Persianas e Geometria do edifício

http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1354 449&page=4 http://www.asymptote.net/#!raha-slide-show/ca5v http://www.baunetz.de/talk/crystal/pdf/en/talk17.pdf http://www.dezeen.com/2008/05/13/strata-tower-byasymptote/

2005

Los Angeles

Estados Unidos

Projeto

Misto

206m

Área do sítio 33.630m¹ Área do projeto 176.552m²

Não informado

Projeto

Residencial

Não informa do

Não informado

Abu Dhabi

Emirados Árabes Unidos

2005

SKY-ARC

Coop Himmelblau

SPECIALTY RESIDENCIAL TOWER

Corgan

Houston, EUA

Asymptote

Aldar Properties, PJSC

Não informa do

Não informado

Coop Himmelblau

Meruelo Maddux California Fund LLP

STRATA TOWER

Área do sítio 33.630m¹ Área do projeto 176.552m²

Meruelo Maddux California Fund LLP

2009

Los Angeles

Estados Unidos

Projeto

Construído

Misto

Residencial

206m

160m

53.500m²

248

SUPERNOVA SPIRA

Benoy

Supertech

2011

2017

Noida

BES Engineering Corporation

2010

2016

Taipei

2011

2014

TAPEI TOWER

Vincent Callebaut

THE POINT

Christian Wiese Architects

Pronobis

2009

Kettle Collective

Não informado

Não informa do

THE WATERLINE

2012

India

Em construção

Misto

300m

465.000m²

1.825° por andar 146°

Da base ao 20° paviment o rotação de 90º . Depois 4,5º por andar.

Vidro Fachada dupla e Persianas

Não informado

http://skyscrapercenter.com/noida/supernovaspira/13538/ http://www.benoy.com/projects/supernova/ http://skyscrapercenter.com/noida/supernovaspira/13538/

http://planetasustentavel.abril.com.br/noticia/desenvolvi mento/predio-sustentavel-imita-estrutura-dna737174.shtml http://vincent.callebaut.org/page1-img-taipei.html http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Taiwan

Em construção

Residencial

93m

42.335.34 m²

Guayaquil

Equador

Construído

Escritórios

137m

Não informado

5.833° por andar Total 210°

Não informado

http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/

Dubai

Emirados Árabes Unidos

Misto

Não informa do

Não infor mad o

Total 82,500m 2

Não informado

Varandas

http://kettle.co/the-waterline/

Projeto

249

THE WAVE TOWER

TORRE DINÁMICA

TRUMP INTERNATIO NAL HOTEL & TOWER VANCOUVER

TURM MIT TAILLE

A-cero

David Fisher

Não informado

Não Informado

Arthur Erickson

Não informado

MVRDV

BAI Bauträger Áustria Immobilien GmbH

Não informa do

20082010

2005

20142018

2016

Al Arab Distrito Madinat, Dubai

Dubai

Vancouver

Viena

Emirados Árabes Unidos

Canadá

Áustria

Projeto

Construído

Projeto

Misto

370m

420m

Não informado

Área construção: 146 m²

Torção variável dinâmica. Cada andar gira 360°

188m

Não informado

0.714° por andar Total 45°

75m

Não infor mad o

Área do projeto 35,680 m² estacionam ento 3.112 m²

Não informado

Vidro

http://www.acero.com/index.php/es/proyectos/edificiossingulares/torre-wave https://bengalsfan1220.wordpress.com/the-wave-tower/ http://www.e-architect.co.uk/dubai/wave-tower-dubai http://inhabitat.com/dubais-wave-tower-is-a-spiralingseascraper/ http://www.future-is-now.info/the-wave-towergallery.html http://www.metaefficient.com/architecture-andbuilding/the-wave-tower-a-green-seascraper.html http://architizer.com/projects/wave-tower/

Não informado

http://www.taringa.net/post/imagenes/1662664/TorreDinamica-en-Dubai.html http://portalarquitetonico.com.br/arquitetura-dinamica/ http://www.plataformabim.com.br/2013/10/1410dynamic-towers-dubai.html

Não informado

http://www.arthurerickson.com/conceptualdesign/trump-hotel-&-residences/1/caption http://www.trumpvancouver.com/building.html http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx

Não informado

https://www.mvrdv.nl/en/projects/turmmittaille

250

TURNING TORSO

Santiago Calatrava

HSB Malmö

1999

UNIT FUSION

Y Design Office

Londonewc astle

Não informa do

UNITED TOWER

Cooperation Investment House, Wyndham Grand Manama

Aref Sadeq Design Consultants

Cooperation Investment House B. S. C

Não informa do

VANCOUVER HOUSE

Beach and Howe St.

BIG Architects

Westbank projects corp.

2012

2001

2011

2005

2016

Malmo

Hong Kong

Manama

Vancouver

Suécia

Hong Kong

Bahrain

Canadá

Construído

Projeto

Em construção

Misto

Residencial

Misto

190m

427.5m

200m

150m

Área útil total: 18 mil m² Área residencial: 13,5 mil m2 Área de escritórios: 4 mil m2

1.579° por andar Total 90°

Não informado

Torção Variável dinâmica

Empreendi mentos 130.000m²

3.83° por andar Total 180°

60.600m²

Não informado

http://www.constructalia.com/portugues_br/galeria_de_ projetos/suecia/turning_torso#.V08aG_krKUk http://www.calatrava.com/projects/turning-torsomalmoe.html http://www.mundoark.com.pe/2014/03/articulo-turningtorso-el-edificio.html http://www.dac.dk/en/dac-life/copenhagen-xgallery/cases/turning-torso/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/enUS/Default.aspx http://www.igreenspot.com/unit-fusion-high-riseresidential-building-concept-can-be-the-newest-ecofriendly-building-in-hong-kong/#more-14204 http://tallbuildings.ru/en/neboskreb-konstruktor http://www.archivenue.com/unit-fusion-housing-projectby-y-design-office/ http://ktdesignsuccess.com/unit-fusion-for-hong-kong/ http://www.suckerpunchdaily.com/2012/01/24/unitfusion/ http://archinect.com/news/gallery/33232165/10/unitfusion-housing-project-by-y-design-office

http://skyscrapercenter.com/manama/unitedtower/14693/ http://wiesearquitectos.com/index.php/the-point#galería http://www.arefsadeq.com/Project-details.php?cat=13 http://www.bahrainbay.com/partners/investment-house/

http://vancouverhouse.ca/ http://www.big.dk/#projects-van http://vancouverhouse.ca/estate-series/ http://www.condoinvancouver.ca/vancouver-house-big http://noticias.arq.com.mx/Detalles/12897. html#.V0Sj8_krKUk http://vancouverhouse.ca/ http://www.dezeen.com/2012/04/13/beach-and-howest-by-big/

251

XUHUI BINJIANG MEDIA CITY 188 SG-1 Tower

188SG1 TORRE

YOUNG MEMORIAL MUSEUM

ZHUHAI OBSERVATIO N TOWER

9GG - 9HH

Aedas

Herzog& de Meuron

Não informado

RMJM

Não informado

Killa Design

Não informado

2015

20002002

2014

2006

2002

2005

Shangai

São Francisco

China

Estados Unidos

Doumen, Zhuhai

China

Dubai

Emirados Árabes Unidos

Projeto

Construído

Em construção

Projeto

Misto

Não informado

Vidro

http://www.dezeen.com/2013/07/29/aedas-to-designtwisting-skyscraper-podium-shanghai-china/ http://www.inspirativni.cz/zkrouceny-mrakodrap/

Clarabóias e persianas

https://www.herzogdemeuron.com/index/projects/compl ete-works/151-175/173-de-young-museum.html http://www.galinsky.com/buildings/deyoung/ http://www.arup.com/projects/m_h_de_young_memoria l_museum

155m

43,90m

Não infor mad o

293.000m²

Comercial

93m

Não infor mad o

Área 2.000m² Prédio 4.563m²

Não informado

Painéis perfurados

Misto

Não informa do

área total construída de 53.552 m²

1.8° por andar Total 180°

Não informado

Museu

Não informado

http://www.rmjm.com/portfolio/zhuhai-observationtower/ http://www.arqbacana.com.br/internal/projetos/read/14 116/rmjm-zhuhai-observation-tower http://www.dezeen.com/2014/08/15/doumenobservation-tower-skyscraper-rmjm-china/

http://www.atkinsglobal.com/~/media/Files/A/AtkinsCorporate/north-america/sectorsdocuments/buildings/library-docs/brochures/Atkinsbuildings-minibook.pdf http://www.killadesign.com/?portfolio=9gg-9hh

252

APÊNDICE B – Algoritmo referente às investigações a respeito da forma, torção e aberturas da edificação.

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

253

PARTE 4

PARTE 5

PARTE 6

PARTE 7

254

APÊNDICE C – Algoritmo inteiro contendo a geometria do edifício, proteção solar, simulação de iluminação natural e radiação solar.

EDIFÍCIO

RADIAÇÃO SOLAR - LADYBUG

30º ANDAR

PROTEÇÃO SOLAR

ILUMINAÇÃO NATURAL - HONEYBEE

255